DE10356468A1 - Umrichtvorrichtung und Umrichtsystem, das die Umrichtvorrichtung aufweist - Google Patents

Umrichtvorrichtung und Umrichtsystem, das die Umrichtvorrichtung aufweist Download PDF

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    • H03K17/168—Modifications for eliminating interference voltages or currents in composite switches

Abstract

Eine Umrichtvorrichtung dieser Erfindung umfasst eine Leistungsschaltvorrichtung (32), einen Spannungsfühler (52), einen Stromfühler (53) und eine Bauelementsteuerschaltung (34), die an die Schaltvorrichtung, den Spannungsfühler und den Stromfühler angeschlossen ist. Der Spannungsfühler erfasst eine Ausgangsspannung der Schaltvorrichtung, um ein erstes Signal in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung auszugeben, und der Stromfühler erfasst einen Ausgangsstrom der Schaltvorrichtung, um ein zweites Signal in Abhängigkeit vom Ausgangsstrom auszugeben. Die Bauelementsteuerschaltung umfasst eine Treiberschaltung (36), die an die Schaltvorrichtung angeschlossen ist, und eine Korrekturschaltung (38), die an die Treiberschaltung, den Spannungsfühler und den Stromfühler angeschlossen ist. Die Treiberschaltung gibt ein drittes Treibersignal an die Schaltvorrichtung aus. Die Korrekturschaltung überwacht einen Schaltverlust und eine Stoßspannung, indem sie das erste und das zweite Signal verwendet, und korrigiert das dritte Signal in Abhängigkeit von den Werten des Schaltverlusts und der Stoßspannung.

Description

  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Umrichtvorrichtung, die in einem Wechselrichter verwendet wird, und auf ein Umrichtsystem, das die Umrichtvorrichtung aufweist.
  • 2. Beschreibung des verwandten Stands der Technik
  • Ein auf allgemeine Industriemaschinen oder Kraftfahrzeuge angewandter Wechselrichter weist im Allgemeinen eine Umrichtvorrichtung auf, welche einen Motor (eine Last) antreibt. Ist der Wechselrichter beispielsweise ein Dreiphasen- oder Drehstromwechselrichter, umfasst die Umrichtvorrichtung Isolierschicht-Bipolartransistoren (im Folgenden als „IGBT" bezeichnet) in den Phasen U, V und W, Freilaufdioden (im Folgenden als „FWD" bezeichnet), wovon jede jeweils in Wechselkopplung an einen IGBT angeschlossen ist, und eine Bauelementsteuerschaltung, die diese Leistungsvorrichtungen steuert (eine Leistungsvorrichtung besteht aus einem IGBT und einer FWD). Die Bauelementsteuerschaltung umfasst im Allgemeinen eine Schnittstellenschaltung, die Signale mit einer Host-Steuerschaltung austauscht, eine Treiberschaltung, die Leistungsvorrichtungen ansteuert, eine Schutzschaltung, die eine Unregelmäßigkeit wie Überspannungen und Überstrom der Leistungsvorrichtungen erfasst, um die Leistungsvorrichtungen vor einem Durchschlag zu schützen. Die Schutzschaltung weist Widerstände zum Teilen einer Spannung auf (im Folgenden als „Spannungsteilungswiderstände" bezeichnet) und einen Komparator. Der Komparator vergleicht den Wert eines Signals, das jeweils von verschiedenen Sensoren abgegeben wird, mit einem vorbestimmten Referenzwert (einem Wert einer Spannung, die durch eine Referenzspannung und die Spannungsteilungswiderstände erzeugt wird). Die Schutzschaltung gibt ein Signal aus, um das Gate des IGBT etc. abzuschalten, wenn der Wert des von jedem der verschiedenen Sensoren ausgegebenen Signals den Referenzwert übersteigt (oder niedriger ist als dieser). Durch diese Schutzschaltung kann verhindert werden, dass der IGBT und der Motor durch Überhitzung, Überstrom (Kurzschluss oder Überlast) und Überspannung des IGBTs, eine Abnahme bei der Spannung einer Stromversorgung der Bauelementsteuerschaltung etc. zerstört werden.
  • Wichtige Merkmale der zuvor angesprochenen Umrichtvorrichtung sind ein Schaltverlust beim Einschalten und Ausschalten des IGBTs und eine Stoßspannung beim Ausschalten. Der Schaltverlust (ESW (ON)/ESW (OFF)) drückt sich durch ein Produkt einer Ausgangsspannung (Kollektor-Emitter-Spannung VCE) und eines Ausgangsstroms (IC) des IGBTs aus. Der Schaltverlust bedeutet einen Energieverlust bei einem Schaltvorgang der Umrichtvorrichtung, weshalb der Schaltverlust minimiert werden sollte.
  • Die Stoßspannung (Vsurge) wird durch eine Gleichung (1) unter Verwendung einer parasitären Induktivität L, die von den internen und externen Drähten der Umrichtvorrichtung erzeugt wird und einem Betrag einer Änderung des Ausgangsstroms IC des IGBTs (OFF) bei seinem Abschalten definiert. Vsurge = dIC (OFF)/dt × L (1)
  • Die Stoßspannung wirkt sich auf die Stehspannungen der IGBTs und der Freilaufdioden FWD aus. Unter Bedingungen, dass der Wert des Ausgangsstroms IC gleich ist, nehmen Bereiche, die die IGBTs und die FWDs auf einem Chip einnehmen, zu, wenn deren Stehspannungen ansteigen. Aus diesem Grunde ist es vom Kostenstandpunkt her wünschenswert, die Stoßspannung zu minimieren. Dieser Kompromiss wird zwischen der Stoßspannung und dem Schaltverlust hergestellt.
  • Beispielweise umfasst irgendein herkömmlicher Wechselrichter zwei miteinander parallelgeschaltete Umkehrschaltungen und eine Steuerschaltung, um die Ausgangsspannungen dieser Umkehrschaltungen durch ein Phasenregelungssignal zu steuern. Der Wechselrichter erfasst die Frequenz einer Stoßspannung bei einer Ausgangsspannung, die dadurch erhalten wird, dass die beiden Ausgangsspannungen synthetisiert werden, und korrigiert das Phasenregelungssignal, indem die erfasste Frequenz verwendet wird, um die Stoßspannung zu unterdrücken (siehe beispielsweise die japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 10-225130).
  • Im Allgemeinen werden die Ausgangsspannung (Kollektor-Emitter-Spannung) VCE des IGBTs und dessen Ausgangsstrom IC durch die Eigenschaften des IGBTs und denjenigen jedes Bauteils einer ihn ansteuernden Treiberschaltung bestimmt. Und diese Eigenschaften sind unabhängig voneinander. Somit verändern sich der Ausgangsstrom und die Ausgangsspannung in Abhängigkeit von einer Schwankung bei jedem Bauteil, einer Schwankung der Eigenschaften jedes Bauteils durch Temperaturveränderung, Altern etc. Die Veränderung der Ausgangsspannung und diejenige des Ausgangsstroms rufen die Schwankung des Schaltverlusts und diejenige der Stoßspannung hervor. Sind die Schwankungen des Schaltverlusts und der Stoßspannung übermäßig groß, verschlechtern sich die Eigenschaften der Umrichtvorrichtung, und in manchen Fällen arbeiten die Umrichtvorrichtung und die Motorlast fehlerhaft.
  • Die japanischen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 10-225130 etc. offenbart einen Wechselrichter zum Unterdrücken einer Stoßspannung. Sie erwähnt jedoch nicht die Verschlechterung der Eigenschaften, die durch eine Zunahme des Schaltverlusts hervorgerufen wird.
  • Auch die Schwankung eines vorbestimmten Schutzgrads der Schutzschaltung verschlechtert eine Schutzfunktion und verschlechtert deshalb auch die Eigenschaften der Umrichtvorrichtung. Das ist darauf zurückzuführen, dass der Schutzgrad vorbestimmt ist, tatsächlich aber wie eine Ausgangsspannung VCE eines IGBTs, ein Ausgangsstrom IC von diesem schwankt, und die Eigenschaften von Erfassungsschaltungen deshalb in Abhängigkeit von der Temperaturveränderung, Altern, etc. schwanken, selbst wenn die Bedingung ihrer Steuerung dieselbe ist. Deshalb wird in manchen Fällen ein unregelmäßiger Betrieb des IGBTs erfasst, auch wenn der IGBT nicht unregelmäßig arbeitet. In der Schlussfolgerung arbeitet die Umrichtvorrichtung in nachteilhafter Weise fehlerhaft.
  • Im Ergebnis kann die herkömmliche Umrichtvorrichtung eine Verschlechterung ihrer Eigenschaften nicht vermeiden.
    •
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Umrichtvorrichtung bereitzustellen, deren Eigenschaften durch eine Veränderung in der Umgebung, durch Altern etc. nicht beeinflusst werden.
  • Eine Umrichtvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung umfasst eine Leistungsschaltvorrichtung, einen Spannungsfühler, welcher eine Ausgangsspannung der Schaltvorrichtung erfasst, um ein erstes Signal auszugeben, das von der Ausgangsspannung abhängt, einen Stromfühler, welcher einen Ausgangsstrom der Schaltvorrichtung erfasst, um ein zweites Signal abzugeben, das vom Ausgangsstrom abhängt, und eine Bauelementsteuerung, die an die Schaltvorrichtung, den Spannungsfühler und den Stromfühler angeschlossen ist. Die Bauelementsteuerung umfasst eine Treiberschaltung, die an die Schaltvorrichtung angeschlossen ist, und ein Korrekturglied, das an die Treiberschaltung, den Spannungsfühler und den Stromfühler angeschlossen ist, wobei die Treiberschaltung ein drittes Treibersignal an die Schaltvorrichtung ausgibt. Das Korrekturglied erhält das erste Signal vom Spannungsfühler, das zweite Signal vom Stromfühler und das dritte Signal von der Treiberschaltung, berechnet einen Schaltverlust, indem es einen Wert des ersten Signals und einen Wert des zweiten Signals verwendet, vergleicht einen Wert des Schaltverlusts mit einem ersten Referenzwert, und den Wert des ersten Signals mit einem zweiten Referenzwert, und korrigiert den Wert des dritten Signals, wenn eine Bedingung, bei der der Wert des Schaltverlusts den ersten Referenzwert übersteigt, und/oder eine Bedingung, bei der der Wert des ersten Signals den zweiten Referenzwert übersteigt, so erfüllt wird, dass der übersteigende Wert nicht größer ist als der entsprechende Referenzwert.
  • Nach einer Umrichtvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann eine Umrichtvorrichtung hergestellt werden, deren Eigenschaften nicht von einer Änderung in der Umgebung, durch Altern, etc. beeinflusst werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Zusätzliche Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von deren bevorzugten Ausführungsformen hervor, die mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen am verständlichsten werden.
    •
  • 1 ist eine Blockschema eines Wechselrichters nach der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist ein Blockschema einer Umrichtvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 ist ein Schema, das einen Signalfluss in der Umrichtvorrichtung zeigt, wenn ein Treibersignal von einer Korrekturschaltung korrigiert wird.
  • 4 ist ein Wellenverlaufsdiagramm zur Erläuterung des in einen IGBT eingegebenen Treibersignals und eines Arbeitsablaufs des IGBTs.
  • Die 5A und 5B sind Schaltungsschemata einer Treiberschaltung.
  • 6 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Arbeitsablauf einer Korrekturschaltung zeigt.
  • 7 ist ein Wellenverlaufsdiagramm zur Erläuterung eines Arbeitsablaufs der Korrekturschaltung nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 8 ist ein Schema, das einen Signalfluss in der Umrichtvorrichtung zeigt, wenn ein Referenzwert in einer Schutzschaltung von der Korrekturschaltung korrigiert wird.
  • 9 ist ein Blockschema der Schutzschaltung und der Korrekturschaltung.
  • 10 ist ein Schema einer Treiberschaltung mit MOSFETs.
  • 11 ist ein Schema einer Treiberschaltung mit mehreren MOSFETs, die miteinander parallelgeschaltet sind.
  • 12 ist ein Schema einer Treiberschaltung mit einer Spannungseinstellungsschaltung.
  • Die 13A bis 13C sind Schemata zur Erläuterung eines Korrekturprozesses, der von der Spannungseinstellungsschaltung von 12 vorgenommen wird.
  • 14 ist ein Blockschema einer anderen Umrichtvorrichtung nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 15 ist ein Blockschema von noch einer anderen Umrichtvorrichtung nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 16 ist ein Blockschema von noch einer anderen Umrichtvorrichtung nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die 17A und 17B sind Blockschemata, die Verbindungen zwischen einer Host-Steuerschaltung und einer Bauelementsteuerschaltung zeigen.
  • 18 ist ein Wellenverlaufsdiagramm zur Erläuterung eines Arbeitsablaufs einer Korrekturschaltung einer Umrichtvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 19 ist ein Blockschema einer Umrichtvorrichtung und einer Host-Steuerschaltung, wenn ein Teil einer Korrekturverarbeitungsschaltung der Korrekturschaltung in die Host-Steuerschaltung mit aufgenommen ist.
  • 20 ist ein Wellenverlaufsdiagramm zur Erläuterung eines Arbeitsablaufs der Korrekturschaltung, wenn ein Korrekturprozess nur einmal beim Anlaufen der Umrichtvorrichtung durchgeführt wird.
  • 21 ist ein Schema zur Erläuterung eines Arbeitsablaufs der Korrekturschaltung, wenn ein Korrekturprozess nur in einer Produktprüfung vor dem Versand einer Umrichtvorrichtung durchgeführt wird.
  • 22 ist ein Schema, das einen Signalfluss in der Umrichtvorrichtung und eine Prüfvorrichtung zeigt, wenn die Prüfvorrichtung außerhalb der Umrichtvorrichtung angeordnet ist.
  • 23 ist ein Schema, das einen Signalfluss in der Umrichtvorrichtung zeigt, wenn die Korrekturschaltung einen Korrekturprozess unter Verwendung von Daten in einer Korrekturspeicherschaltung durchführt.
  • 24 ist ein Schema, das einen anderen Signalfluss in der Umrichtvorrichtung und die Prüfvorrichtung zeigt, wenn die Prüfvorrichtung außerhalb der Umrichtvorrichtung angeordnet ist.
  • 25 ist ein Blockschema eines Umrichtsystems nach der vorliegenden Erfindung mit einer P-seitigen und einer N-seitigen Schaltung.
  • 26 ist ein Blockschema eines Umrichtsystems nach der vorliegenden Erfindung mit einer Bauelementsteuerschaltung.
  • 27 ist ein Blockschema eines Umrichtsystems nach der vorliegenden Erfindung, bei dem sechs Bauelementsteuerschaltungen zu einer Bauelementsteuerschaltung zusammengefasst sind.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die folgende Beschreibung ist eine ausführliche Beschreibung der Hauptausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen dieselben Bezugszeichen dieselben Elemente in den jeweils unterschiedlichen Figuren kennzeichnen.
  • Erste Ausführungsform
  • 1 ist ein Blockschema eines Wechselrichters nach der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt ist, ist ein Wechselrichter 1 ein Drehstromwechselrichter mit einer Umrichteinheit 3, die einen Motor (eine Last) 2 antreibt, und einer Host-Steuereinheit (PMW-Signalerfassungseinheit) 4, welche die Umrichteinheit 3 steuert. Die Umrichteinheit 3 weist sechs Leistungsbauelemente (5 – 10) und eine Bauelementsteuereinheit 11 auf, welche die Leistungsbauelemente (5 – 10) steuert. Die Leistungsbauelemente (5 – 10) bestehen jeweils aus einem IGBT und einer Freilaufdiode FWD, die in Wechselkopplung an den IGBT angeschlossen sind. Die Bauelementsteuereinheit 11 umfasst eine Schnittstelleneinheit 12, welche Signale mit der Host-Steuerschaltung 4 austauscht, eine Antriebseinheit 13, welche die Leistungsbauelemente (5 – 10) antreibt, eine Schutzeinheit 14, welche eine Unregelmäßigkeit in den Leistungsbauelementen (5 – 10) erfasst, um sie zu schützen, und eine Korrektureinheit 15, welche die Arbeitsabläufe der Antriebseinheit 13 und der Schutzeinheit 14 in Abhängigkeit von den Betriebszuständen der Leistungsbauelemente (5 – 10) korrigiert. Die Umrichteinheit 3 umfasst darüber hinaus noch eine Temperaturerfassungseinheit 16, welche die Temperaturen der Leistungsbauelemente (5 – 10) erfasst, eine Bauelementstromerfassungseinheit 17, welche Ausgangsströme (IC) aus den IGBTs erfasst, eine Spannungserfassungseinheit 18, welche Kollektor-Emitterspannungen (VCE) der IGBTs erfasst, und eine Laststromerfassungseinheit 19, welche einen im Motor 2 fließenden Strom erfasst.
  • Die Umrichteinheit 3 kann aus einem oder mehreren integrierten Schaltungschips (IC-Chips) bestehen. Als Erstes wird ein Fall beschrieben, bei dem eine Umrichteinheit 3 aus sechs IC-Chips besteht. In diesem Fall ist die Host-Steuereinheit 4 eine einzelne Host-Steuereinheit (z.B. ein Mikrocomputer), der die sechs IC-Chips steuert.
  • 2 ist ein Blockschema eines der sechs IC-Chips, wenn die in 1 gezeigte Umrichteinheit 3 aus sechs IC-Chips besteht. Wie in 2 gezeigt ist, weist ein IC-Chip (Umrichtvorrichtung) 30 ein Leistungsbauelement 6 und eine Bauelementsteuerschaltung 34 auf, welche das Leistungsbauelement 5 steuert.
  • Das Leistungsbauelement 5 besteht aus einem IGBT 32 und einer FWD 33, die in Wechselkopplung aneinander angeschlossen sind. Die Bauelementsteuerschaltung 34 umfasst eine Schnittstellenschaltung 35, welche Signale mit der Host-Steuerschaltung 4 austauscht, eine Treiberschaltung 36, welche das Leistungsbauelement 5 antreibt, eine Schutzschaltung 37, welche eine Unregelmäßigkeit wie eine Überspannung oder einen Überstrom erfasst, um das Leistungsbauelement 5 zu schützen, und eine Korrekturschaltung 38, welche die Arbeitsabläufe der Treiberschaltung 36 und der Schutzschaltung 37 korrigiert. Die Schutzschaltung 38 umfasst eine Verarbeitungsschaltung 40 und eine Speicherschaltung (Korrekturspeicherschaltung) 41. Zusätzlich umfasst die Umrichtvorrichtung 30 noch einen Temperaturfühler 50, welcher eine Temperatur des Leistungsbauelements 5 erfasst, einen Bauelementstromfühler 51, welcher einen Ausgangsstrom des IGBTs 32 erfasst, einen Spannungsfühler 52, welcher eine P-N-Spannung (siehe 1) der Umrichtvorrichtung 30 erfasst, und einen Laststromfühler 53, welcher einen Ausgangsstrom (Laststrom) der Umrichtvorrichtung 30 erfasst.
  • Ein Arbeitsablauf der Umrichtvorrichtung 30 wird nun nachstehend beschrieben. Die Schnittstellenschaltung 35 erhält von der Host-Steuerschaltung 4 ein Treibersignal a1, um die Bauelementsteuerschaltung 34 das Leistungsbauelement 5 ansteuern zu lassen. Die Schnittstellenschaltung 35 gibt das Treibersignal a1 an die Treiberschaltung 36 ab. Die Treiberschaltung 36 gibt ein Treibersignal a2 (Spannungssignal) in Abhängigkeit vom Treibersignal a1 an einen Gateanschluss des IGBTs 32 ab. Der IGBT 32 arbeitet in Abhängigkeit vom Treibersignal a2.
  • Der Temperaturfühler 50 erfasst die Temperatur des Leistungsbauelements 5. Der Temperaturfühler 50 kann in das Leistungsbauelement 5 eingebaut oder außerhalb des Leistungsbauelements 5 auf dem IC-Chip untergebracht sein. Der Temperaturfühler 50 gibt in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur an die Schutzschaltung 37, die Korrekturschaltung 38 und die Host-Steuerschaltung 4 ein Signal a3 ab (als „Temperatursignal a3" bezeichnet).
  • Der Bauelementstromfühler 51 erfasst den Ausgangsstrom IC des IGBTs 32. Der Bauelementstromfühler 51 kann direkt an einen Kollektoranschluss des IGBTs 32 angeschlossen oder außerhalb des Strompfads angeordnet sein. Der Bauelementstromfühler 51 gibt in Abhängigkeit von dem erfassten Ausgangsstrom IC an die Schutzschaltung 37 und die Korrekturschaltung 38 ein Signal a4 ab (als „Bauelementstromsignal a4" bezeichnet).
  • Die Schutzschaltung 37 erhält das vom Temperaturfühler 50 abgegebene Temperatursignal a3, das vom Bauelementstromfühler 51 abgegebene Bauelementstromsignal a4, und ein Signal a5 (als „Stromversorgungsspannungssignal a5" bezeichnet), das für die Stromversorgungsspannung der Bauelementsteuerschaltung 34 steht. Die Schutzschaltung 37 vergleicht jeden Wert der erhaltenen Signale (a3, a4 und a5) mit einem entsprechenden vorbestimmten Referenzwert. Bestimmt die Schutzschaltung 37 als Ergebnis des Vergleichs, dass der Betrieb des Leistungsbauelements 5 unregelmäßig ist, gibt die Schutzschaltung 37 an die Schnittstellenschaltung 35 ein Signal a6 ab (als „Unregelmäßigkeitssignal a6" bezeichnet), das für eine Unregelmäßigkeit steht. Die Schnittstellenschaltung 35 gibt ein Fehlersignal a7 an die Host-Steuerschaltung 4 ab, wenn die Schnittstellenschaltung 35 das Unregelmäßigkeitssignal a6 von der Schutzschaltung 37 empfängt. Die Host-Steuerschaltung 4 gibt das Treibersignal a1 ab, um die Bauelementsteuerschaltung 34 das Leistungsbauelement 5 abschalten zu lassen, beispielsweise, um die Unregelmäßigkeit zu korrigieren, wenn die Host-Steuerschaltung 4 das Fehlersignal a7 empfängt. Im Ergebnis wird das Leistungsbauelement vor einem Ausfall geschützt.
  • Der Spannungsfühler 52 erfasst die P-N-Spannung der Umrichtvorrichtung 30 und gibt an die Korrekturschaltung 38 und die Host-Steuerschaltung 4 ein Signal a8 ab (als „P-N-Spannungssignal a8" bezeichnet). Der Laststromfühler 53 erfasst einen Laststrom und gibt in Abhängigkeit von diesem an die Korrekturschaltung 38 und die Host-Steuerschaltung 4 ein Signal a9 ab (als „Laststromsignal a9" bezeichnet). Die Host-Steuerschaltung 4 erhält das vom Temperaturfühler 50 abgegebene Temperatursignal a3, das von Spannungsfühler 52 abgegebene P-N-Spannungssignal a8, und das vom Laststromfühler 53 abgegebene Laststromsignal a9, um den Motor 2 in Abhängigkeit von den Werten dieser Eingangssignale (a3, a8 und a9) zu steuern.
  • Die Korrekturschaltung 38 erhält das von der Treiberschaltung 36 abgegebene Treibersignal a2, das vom Temperaturfühler 50 abgegebene Temperatursignal a3, das vom Bauelementstromfühler 51 abgegebene Bauelementstromsignal a4, das Stromversorgungsspannungssignal a5, das für die Stromversorgungsspannung der Bauelementsteuerschaltung 34 steht, das vom Spannungsfühler 52 abgegebene P-N-Spannungssignal a8 und das vom Laststromfühler 53 abgegebene Laststromsignal a9. Wenn die Korrekturschaltung 38 die Signale (a2, a3, a4, a5, a8 und a9) empfängt, führt sie eine Berechnung durch, indem sie die Werte dieser Signale verwendet. Die Korrekturschaltung 38 korrigiert den Wert des Ausgangssignals (Treibersignals) a2 der Treiberschaltung 36 und berichtigt den Referenzwert der Schutzschaltung 37 basierend auf dem Ergebnis der Berechnung. Dabei ist ein an die Treiberschaltung 36 ausgegebenes und ein an die Schutzschaltung 37 ausgegebenes Signal eine Korrektursignal a20 bzw. ein Korrektursignal a21.
  • Als Erstes wird nachstehend ein Fall beschrieben, bei dem das Treibersignal von der Korrekturschaltung korrigiert wird. Im Folgenden wird der Aufbau und Arbeitsablauf der Treiberschaltung 36 und der Korrekturschaltung 38 in diesem Fall beschrieben. Wie zuvor beschrieben wird ein Kompromiss zwischen einem Schaltverlust und einer Stoßspannung hergestellt. Die Korrekturschaltung 38 berechnet den Schaltverlust und die Stoßspannung immer auf der Basis der Eingangssignale (d.h., die Korrekturschaltung 38 überwacht immer den Ansteuerungszustand des IGBTs 32). Fällt ein Wert des Schaltverlusts und/oder ein Wert der Stoßspannung außerhalb eines vorbestimmten Bereichs, korrigiert die Korrekturschaltung 38 das Treibersignal a2. 3 ist ein Schema, das einen Signalfluss in der Umrichtvorrichtung 30 zeigt, wenn das Treibersignal a2 von der Korrekturschaltung 38 korrigiert wird. Die Korrekturschaltung 38 erhält als Eingangssignale das Treibersignal a2, ein vom Spannungsfühler 52 abgegebenes Signal a8, das für den Wert der P-N-Spannung der Umrichtvorrichtung 30 steht, und ein vom Laststromfühler 53 abgegebenes Signal a9, das für einen Wert eines Laststroms steht. Der Wert der P-N-Spannung ist gleich demjenigen einer Kollektor-Emitterspannung VCE des IGBTs 32, wenn der IGBT 32 im AUS-Zustand (OFF) ist. Der Wert des Laststroms ist gleich demjenigen eines Ausgangsstroms IC, wenn der IGBT 32 im EIN-Zustand (ON) ist. Die Korrekturschaltung 38 berechnet einen Schaltverlust und eine Stoßspannung, indem sie die Werte dieser Signale (a2, a8 und a9) verwendet. Fällt/fallen der Schaltverlust und/oder die Stoßspannung außerhalb eines vorbestimmten Bereichs, berechnet die Korrekturschaltung 38 Korrekturdaten zur Korrektur des erhaltenen Treibersignals a2 derart, dass der Schaltverlust und/oder die Stoßspannung innerhalb des vorbestimmten Bereichs fällt/fallen. Die Korrekturschaltung 38 gibt das Korrektursignal a20, das für die Korrekturdaten steht, an die Treiberschaltung 36 ab. Die Treiberschaltung 36 korrigiert das Treibersignal a2 in Abhängigkeit vom Korrektursignal a20 und gibt das korrigierte Treibersignal a2 an den Gateanschluss des IGBTs 32 ab.
  • 4 ist ein Wellenverlaufsdiagramm zur Erläuterung des in den IGBT 32 eingegebenen Treibersignals a2 und eines Arbeitsablaufs des IGBTs 32, wenn das Treibersignal a2 eingegeben wird. In 4 zeigt ein Wellenverlauf (1) das von der Host-Steuerschaltung 4 ausgegebene Treibersignal a1 an, ein Wellenverlauf (2) zeigt das in den IGBT 32 eingegebene Treibersignal a2 an, wenn das durch den Wellenverlauf (1) gezeigte Treibersignal a1 von der Host-Steuerschaltung 4 ausgegeben wird. Ein Wellenverlauf (3) zeigt die Ausgangsspannung (VCE) des IGBTs 32 an, wenn das durch den Wellenverlauf (2) gezeigte Treibersignal a2 eingegeben wird, und ein Wellenverlauf (4) zeigt den Ausgangsstrom (IC) des IGBTs 32 an, wenn das durch den Wellenverlauf (2) gezeigte Treibersignal a2 eingegeben wird. Die Korrekturschaltung 38 verändert das In den IGBT 32 eingegebene Treibersignal zeitlich (bei t1 – t3 und bei t4 – t6) beim Ein- und Ausschalten des IGBTs 32, um den Wert des Schaltverlustes (schraffierter Bereich) und den Wert der Stoßspannung (Vsurge) zu optimieren.
  • Als Erstes werden nachstehend die Konfigurationen und Arbeitsabläufe der Treiberschaltung 36 beschrieben. 5A ist ein Schaltungsschema der Treiberschaltung 36, und 5B ist ein Schaltungsschema von Widerständen, die in der Treiberschaltung 36 enthalten sind. Wie in 5A gezeigt ist, umfasst die Treiberschaltung 36 eine Treiberschaltung 202 für Gate-Treiberschaltungen (als "Gate-Treiberschaltungstreiberschaltung 202" bezeichnet), eine spannungsführungsseitige Gate-Treiberschaltung 204, eine nicht spannungsführungsseitige Gate-Treiberschaltung 206, einen an die spannungsführungsseitige Gate-Treiberschaltung 204 angeschlossenen N-Kanal-MOSFET 208, einen an die nicht spannungsführungsseitige Gate-Treiberschaltung 206 angeschlossenen N-Kanal-MOSFET 210, einen mit dem N-Kanal-MOSFET 208 in Reihe geschalteten Widerstand 212, und einen mit dem N-Kanal-MOSFET 210 in Reihe geschalteten Widerstand 214. Die Gate-Treiberschaltungstreiberschaltung 202 umfasst eine Widerstandssteuerschaltung 216, die die Widerstandsbeträge des Widerstands 212 und des Widerstands 214 ändert. Der N-Kanal-MOSFET 208 weist einen Gate-Anschluss (G), einen Source-Anschluss (S) und einen Drain-Anschluss (D) auf, die an die spannungsführungsseitige Gate-Treiberschaltung 204, den Widerstand 212 bzw. eine Stromversorgung Vcc angeschlossen sind. Der N-Kanal-MOSFET 210 weist einen Gate-Anschluss (G) und einen Drain-Anschluss (D) auf, welche an die nicht spannungsführungsseitige Gate-Treiberschaltung 206 bzw. den Widerstand 214 angeschlossen sind, und weist einen Source-Anschluss (S) auf, welcher an Masse gelegt ist. Die Widerstände 212, 214 sind an den Gate-Anschluss des IGBTs 32 angeschlossen.
  • Das Treibersignal a1 und das Korrektursignal a20 werden in die Gate-Treiberschaltungstreiberschaltung 202 eingegeben. Wenn die Gate-Treiberschaltungstreiberschaltung 202 das Treibersignal a1 empfängt, um die Treiberschaltung 36 den IGBT 32 anschalten zu lassen, gibt die Gate-Treiberschaltungstreiberschaltung 202 ein Signal aus, um die spannungs führungsseitigen Gate-Treiberschaltung 204 ihren Betrieb aufnehmen zu lassen, und ein Signal, um die nicht spannungsführungsseitige Treiberschaltung 206 ihren Betrieb einstellen zu lassen. Wenn die Gate-Treiberschaltungstreiberschaltung 202 das Treibersignal a1 empfängt, um die Treiberschaltung 36 den IGBT 32 abschalten zu lassen, gibt die Gate-Treiberschaltungstreiberschaltung 202 ein Signal aus, um die spannungsführungsseitige Gate-Treiberschaltung 204 ihren Betrieb einstellen zu lassen, und ein Signal, um die nicht spannungsführungsseitige Gate-Treiberschaltung 206 ihren Betrieb aufnehmen zu lassen. Wenn die spannungsführungsseitige Gate-Treiberschaltung 204 von der Gate-Treiberschaltungstreiberschaltung 202 ein Signal empfängt, das sie ihren Betrieb aufnehmen lässt, erzeugt die spannungsführungsseitige Gate-Treiberschaltung 204 ein Spannungssignal, indem sie ein von der Stromversorgung Vcc ausgegebenes Spannungssignal a30 verwendet. Und die spannungsführungsseitige Gate-Treiberschaltung 204 gibt das Spannungssignal an den Gate-Anschluss des MOSFETs 208 ab. Wenn die nicht spannungsführungsseitige Gate-Treiberschaltung 206 von der Gate-Treiberschaltungstreiberschaltung 202 ein Signal empfängt, das sie ihren Betrieb aufnehmen lässt, erzeugt die nicht spannungsführungsseitige Gate-Treiberschaltung 206 ein Spannungssignal, indem sie ein von der Stromversorgung Vcc ausgegebenes Spannungssignal a30 verwendet. Und die nicht spannungsführungsseitige Gate-Treiberschaltung 206 gibt das Spannungssignal an den Gate-Anschluss des MOSFETS 210 ab. Der MOSFET 208 und der MOSFET 210 schalten jeweils ein, wenn das Spannungssignal in ihren jeweiligen Gate-Anschluss eingeben wird. Im Ergebnis fließt, wenn der MOSFET 208 einschaltet, durch den Widerstand 212 ein Strom vom Source-Anschluss des MOSFETs 208 zum Gate-Anschluss des IGBTs 32, um den IGBT 32 einzuschalten. Andererseits fließt, wenn der MOSFET 210 einschaltet, durch den Widerstand 214 ein Strom vom Gate-Anschluss des IGBTs 32 zum Drain-Anschluss des MOSFETs 210, um den IGBT 32 auszuschalten.
  • 5B zeigt einen Aufbau des Widerstands 212. Der Widerstand 212 besteht aus mehreren Gruppen aus einem Widerstandselement und einem Schalter, welche zueinander parallelgeschaltet sind. Ein Gesamtwiderstandswert des Widerstands 212 ändert sich je nachdem, wie viele Schalter des Widerstands 212 aktiv sind. Dieser Aufbau trifft auch auf den Widerstand 214 zu. Wenn die Widerstandssteuerschaltung 216 das Korrektursignal a20 empfängt, gibt die Widerstandssteuerschaltung 216 ein Signal a32 aus, um jeweils die Schalter des Widerstands 212 bzw. 214 in Abhängigkeit von dem Korrektursignal a20 ein- oder auszuschalten. Werden beispielsweise das Treibersignal a1 und das Korrektursignal a20 in die Gate-Treiberschaltungstreiberschaltung 202 eingegeben und das Treibersignal a1 lässt die Steuerschaltung 36 den IGBT 32 abschalten, gibt die Widerstandssteuerschaltung 216 das Signal a32 aus, um jeweils die Schalter des Widerstands 214 in Abhängigkeit von dem Korrektursignal a20 ein- oder auszuschalten.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann ein Betrag einer Änderung einer an den IGBT 32 angelegten Gatespannung verändert werden, indem der Widerstandswert des Widerstands 212 beim Einschalten des IGBTs 32 geändert und der Widerstandswert des Widerstands 214 beim Ausschalten des IGBTs 32 geändert wird.
  • Als Nächstes wird nachstehend ein Betrieb der Korrekturschaltung 38 beschrieben. Bei der Umrichtvorrichtung 30 nach dieser Ausführungsform überwacht die Korrekturschaltung 38 immer eine Ausgangsspannung und einen Ausgangsstrom des IGBTs 32 und steuert das an den IGBT 32 abgegebene Treibersignal a2 so, dass der Schaltverlust und die Stoßspannung des IGBTs 32 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs fallen. Die Korrekturschaltung 38 wird von einer Host-Steuerschaltung 4 gesteuert. 6 ist ein Ablaufdiagramm eines Steuerprozesses durch die Host-Steuerschaltung 4 in einem Korrekturprozess. Die Host-Steuerschaltung 4 lässt die Korrekturschaltung 38 die Eingangssignale empfangen (Schritt S1) und dann den Wert (durch ICO in 6 gezeigt) des Signals a9 mit einem Sollwert Iover, vergleichen, um zu entscheiden, ob im IGBT 32 ein Überstrom auftritt (Schritt S2). Ist der Wert ICO größer als der eingestellte Wert Iover„ lässt die Host- Steuerschaltung 4 die Korrekturschaltung 38 ein Korrektursignal zum Schutz des IGBTs 32 erzeugen, beispielsweise ein Korrektursignal, um die Treiberschaltung 36 den IGBT 32 abschalten zu lassen (Schritt S3). Ist der Wert ICO nicht größer als der eingestellte Wert Iover, springt der Korrekturprozess zum nächsten Schritt über, bei dem die Host-Steuerschaltung 4 die Korrekturschaltung 38 den Wert (durch VCEO in 6 gezeigt) des Signals a8 mit einem eingestellten Wert Vover vergleichen lässt, um zu entscheiden, ob eine Überspannung im IGBT 32 auftritt (Schritt S4). Ist der Wert VCEO größer als der Wert Vover, lässt die Host-Steuerschaltung 4 die Korrekturschaltung 38 ein Korrektursignal zum Schutz des IGBTs 32 erzeugen, beispielsweise ein Korrektursignal, um die Treiberschaltung 36 den IGBT 32 abschalten zu lassen (Schritt S3). Ist der Wert VCEO nicht größer als der Wert Vover, springt der Korrekturprozess zum nächsten Schritt über, bei dem die Host-Steuerschaltung 4 die Korrekturschaltung 38 einen Schaltverlust berechnen lässt (Schritt S5). Dabei berechnet die Korrekturschaltung 38 den Schaltverlust unter Verwendung der folgenden Gleichung (2). ESW = ∫VCEO × Icodt(2)
  • Dann lässt die Host-Steuerschaltung 4 die Korrekturschaltung 38 den im Schritt S5 berechneten Wert ESW mit einem Wert eines Referenzschaltverlusts vergleichen (im Folgenden als „Referenzverlustwert RefESW" bezeichnet) (Schritt S6). Ist der Wert ESW größer als der Referenzverlustwert RefESW, lässt die Host-Steuerschaltung 4 die Korrekturschaltung 38 einen neuen Gate-Widerstandswert des in der Treiberschaltung 36 angeordneten IGBTs 32 (in 5 einen Widerstandswert des Widerstands 212 oder einen Widerstandswert des Widerstands 214) derart berechnen, dass der Wert ESW nicht größer ist als der Referenzverlustwert RefESW (Schritt S7). Der neue Widerstandswert wird an die Treiberschaltung 36 als Korrektursignal ausgegeben. Genauer ausgedrückt wird der neue Gate-Widestandswert Rgnew durch eine Gleichung (3) ausgedrückt, indem ein bis dahin verwendeter Gate-Widerstandswert Rgold und ein vorbestimmter Gate-Widerstandsveränderungswert detRg1 hergenommen wird. In diesem Fall wird der neue Gate-Widerstansdwert Rgnew, um den Schaltverlust des IGBTs 32 zu verringern, so eingestellt, dass er kleiner ist als der bis dahin verwendete Gate-Widerstandswert Rgold. Rgnew = Rgold – detRg1 (3)
  • Ist der Wert ESW nicht größer als der Referenzverlustwert RefESW, geht der Korrekturprozess zum nächsten Schritt S8 über. Im Schritt S8 lässt die Host-Steuerschaltung 4 die Korrekturschaltung 38 den Wert VCEO mit einer Referenzstoßspannung vergleichen (im Folgenden als „Stoßspannungsreferenzwert RefVCE" bezeichnet) (Schritt S8). Ist der Wert VCEO größer als der Stoßspannungsreferenzwert RefVCE, lässt die Host-Steuerschaltung 4 die Korrekturschaltung 38 den Wert VCEO als eine Stoßspannung bestimmen, und lässt die Korrekturschaltung 38 einen neuen Gate-Widerstandswert des in der Treiberschaltung 36 angeordneten IGBTs 32 derart berechnen, dass der Wert VCEO nicht größer ist als der Stoßspannungsreferenzwert RefVCE (Schritt S9). Der neue Widerstandswert wird als Korrektursignal an die Treiberschaltung 36 ausgegeben. Genauer ausgedrückt wird der neue Gate-Widerstand Rgnew durch eine Gleichung (4) ausgedrückt, indem ein bisher verwendeter Gate-Widerstandswert Rgold und der Gate-Widerstandsveränderungswert detRg2 hergenommen wird. In diesem Fall wird der neue Gate-Widerstansdwert Rgnew, um die Stoßspannung des IGBTs 32 zu unterdrücken, so eingestellt, dass er kleiner ist als der Gate-Widerstandswert Rgold. Rgnew = Rgold + detRg2 (4)
  • Dann lässt die Host-Steuerschaltung 4 die Korrekturschaltung 38 ein Korrektursignal a20 ausgeben (Schritt S10).
  • Der Wert Iover der Wert Vover, der Referenzverlustwert RefESW und der Stoßspannungsreferenzwert RefVCE werden in der Speicherschaltung 41 in der Korrekturschaltung 38 gespeichert.
  • Das von der Schutzschaltung 38 ausgegebene Korrektursignal a20 wird in die Treiberschaltung 36 eingegeben. Wenn die Treiberschaltung 36 das Korrektursignal a20, das den neuen Widerstandswert darstellt, empfängt, verändert die Treiberschaltung 36 den Widerstansdwert des Widerstands 212 oder des Widerstands 214 derart, dass der Gate-Widerstand des IGBTs 32 gleich dem neuen Widerstandswert ist. Wenn das in die Treiberschaltung 36 eingegebene Korrektursignal a20 die Treiberschaltung 36 den IGBT 32 ausschalten lässt, gibt die Gate-Treiberschaltungstreiberschaltung 202 ein Signal aus, um die spannungsführungsseitige Gate-Treiberschaltung 204 ihren Betrieb einstellen zu lassen, und ein Signal, um die nicht spannungsführungsseitige Gate-Treiberschaltung 206 für eine vorbestimmte Dauer ihren Betrieb aufnehmen zu lassen. Im Ergebnis wird der IGBT 32 abgeschaltet.
  • Bei der Umrichtvorrichtung nach dieser Ausführungsform führt die Korrekturschaltung, wenn das Treibersignal a2 von der Korrekturschaltung 38 korrigiert wird, den Korrekturprozess (Schritte S1 – S10 wie in 6 gezeigt) derart durch, dass sich die Korrektur unmittelbar am Treibersignal a2 wiederspiegelt. Genauer ausgedrückt erzeugt die Korrekturschaltung 38 das Korrektursignal a20 basierend auf Signalen, die bei einer Anstiegsflanke des Treibersignals a2 eingegeben werden, und gibt es an die Treiberschaltung 36 bei derselben Anstiegsflanke des Treibersignals a2 ab. Und die Korrekturschaltung 38 erzeugt das Korrektursignal a20 basierend auf Signalen, die bei einer Abfallflanke des Treibersignals a2 eingegeben werden, und gibt es an die Treiberschaltung 36 bei derselben Abfallflanke des Treibersignals a2 ab.
  • 7 ist ein Wellenverlaufsdiagramm zur Erläuterung eines Echtzeitkorrekturprozesses. Im Allgemeinen beträgt eine Übergangszeit des Treibersignals a2 vom EIN-Zustand zum AUS-Zustand oder vom AUS-Zustand zum EIN-Zustand, der eine Schaltzeit ist, 1 μm oder weniger. Somit muss eine Laufzeitverzögerung der Bauelementsteuerschaltung 34 mehrere zehn Nanosekunden betragen, nachdem Signale vom Spannungsfühler 52 und dem Laststromfühler 53 ausgegeben wurden, bis das Gate-Treibersignal a2 ausgegeben wird.
  • Bei der Umrichtvorrichtung nach dieser Ausführungsform überwacht die Korrekturschaltung immer eine Ausgangsspannung und einen Ausgangsstrom des Schaltgeräts und steuert ein Treibersignal derart, dass die Werte des Schaltverlustes und der Stoßspannung des Schaltgeräts immer auf einen vorbestimmten Bereich eingestellt sind. Deshalb können die Werte des Schaltverlusts und der Stoßspannung immer mit hoher Genauigkeit auf angemessene Werte eingestellt werden. Im Ergebnis kann verhindert werden, dass die Eigenschaften der Umrichtvorrichtung durch Schwankungen dieser Werte verschlechtert werden.
  • Als Nächstes wird nachstehend ein Fall beschrieben, bei dem der Referenzwert in der Schutzschaltung 37 korrigiert wird. Nachstehend werden der Aufbau und der Betrieb der Schutzschaltung 37 und der Korrekturschaltung 38 in diesem Fall beschrieben. 8 ist ein Schema, das einen Signalfluss in der Umrichtvorrichtung 30 zeigt, wenn der Referenzwert in der Schutzschaltung 37 von der Korrekturschaltung 38 korrigiert wird. Die Korrekturschaltung 38 erhält als Eingangssignale ein Temperatursignal a3, das für die vom Temperaturfühler 50 ausgegebene Temperatur des Leistungsbauelements 5 steht, das Bauelementstromsignal a4, das für ein vom Bauelementstromfühler 51 ausgegebenes Ausgangssignal des IGBTs 32 steht, und ein Stromversorgungsspannungssignal a5, das für die Stromversorgungsspannung der Bauelementsteuerschaltung 34 steht. Die Korrekturschaltung 38 stellt einen Referenzkorrekturwert für jedes der erhaltenen Signale (a3, a4 und a5) ein und gibt ein Korrektursignal a21 aus, das für den Referenzkorrekturwert (Korrekturdaten) steht. Das Korrektursignal a21 wird in die Schutzschaltung 37 eingegeben. Die Schutzschaltung 37 vergleicht jeweils die Werte der Eingangssignale (a3, a4 und a5) mit dem jeweiligen entsprechenden Referenzkorrekturwert, für den dieses Korrektursignal a21 steht.
  • 9 ist ein Blockschema der Schutzschaltung 37 und der Korrekturschaltung 38. Wie in 9 gezeigt, umfasst die Schutzschaltung 37 Widerstände 404, 406 und 408, welche eine Referenzspannung VR teilen, und eine Wahlschaltung 410, die jede Spannung erzeugen kann, indem einer oder mehrere der Widerstände ausgewählt werden, eine Signalumsetzungsschaltung 412, welche die von den verschiedenen Fühlern eingegebenen Signale (a3, a4 und a5) in Spannungssignale umsetzt, und eine Vergleichsschaltung 414, die den Wert (Referenzwert) der von der Wahlschaltung 410 erzeugten Spannung mit dem Wert eines Ausgangssignals der Signalumsetzungsschaltung 412 vergleicht. Die Korrekturschaltung 38 umfasst eine Korrekturverarbeitungsschaltung 40 und eine Speicherschaltung 41.
  • Nachstehend wird eine Korrektur einer Schwankung eines Schutzgrads durch die Korrekturschaltung 38 beschrieben. In diesem Fall ist die Schwankung durch eine Änderung bei der Temperatur verursacht. Die Speicherschaltung 41 speichert die ersten Referenzwerte, die mit den Temperatursignalen a4 verglichen werden sollen, und die zweiten Referenzwerte, die mit dem Stromversorgungssignal a5 für verschiedene Temperaturen verglichen werden sollen. Die ersten Referenzwerte entsprechen den Schutzgraden von Ausgangsströmen eines IGBTs 31 unter verschiedenen Temperaturbedingungen. Die zweiten Referenzwerte entsprechen den Schutzgraden von Stromversorgungsspannungen der Bauelementsteuerschaltung 34 unter verschiedenen Temperaturbedingungen. Die ersten Referenzwerte können auf der Basis der Werte der Signale a4 berechnet werden, die vom Bauelementstromfühler 51 abgegeben werden, wenn die Umrichtvorrichtung 30 in einem Test vor dem Versand unter verschiedenen Temperaturbedingungen betrieben wird. Auch die zweiten Referenzwerte werden auf der Basis der Werte der Stromversorgungsspannungssignale a5 berechnet, die von der Bauelementsteuerschaltung 34 abgegeben werden, wenn die Umrichtvorrichtung 30 In einem Test vor dem Versand unter verschiedenen Temperaturbedingungen betrieben wird.
  • Nachstehend wird der Betrieb der Schutzschaltung 37 und der Korrekturschaltung 38 beschrieben. Zuerst wird nachstehend eine Korrektur der Referenzspannung der Schutzschaltung 37 auf der Basis des Ausgangssignals des Bauelementstromfühlers 51 beschrieben. Wenn die Korrekturverarbeitungsschaltung 40 der Korrekturschaltung 38 das Temperatursignal a3 und das Bauelementstromsignal a4 empfängt, erfasst sie eine Temperatur, indem sie das Temperatursignal a3 verwendet. Dann findet die Korrekturverarbeitungsschaltung 40 einen Referenzkorrekturwert auf, der mit dem Bauelementstromsignal a5 mit der Temperatur in der Speichereinheit 41 verglichen werden soll, und gibt das Korrektursignal a21 an die Schutzschaltung 37 aus, das für den Referenzkorrekturwert (die Korrekturdaten) steht.
  • Das Korrektursignal a21 wird in die Wahlschaltung 410 der Schutzschaltung 37 eingegeben. Die Wahlschaltung 410 wählt ein oder mehrere Widerstandselemente so aus, dass der Wert (Referenzwert) der Spannung, die von der Referenzspannung VR und den ausgewählten Widerstandselementen erzeugt wird, gleich dem Referenzkorrekturwert ist, für den das Korrektursignal a21 steht. Ein Signal a34, das den Referenzwert der Spannung darstellt, die von der Wahlschaltung 410 erzeugt wird, wird in die Vergleichsschaltung 414 eingegeben.
  • Das Ausgangssignal a4 des Bauelementstromfühlers 51 wird in die Vergleichsschaltung 414 eingegeben. Das Signal a4 wird von der Signalumsetzungsschaltung 412 gegebenenfalls (falls das Signal a4 kein Spannungssignal ist) zu einem Spannungssignal a36 umgesetzt. Die Vergleichsschaltung 414 vergleicht den Wert des Spannungssignals a36 mit dem Wert des Spannungssignals a34. Die Vergleichsschaltung 414 gibt auf der Basis des Vergleichsergebnisses ein Signal a38 aus. Das Signal a38 ist ein Unregelmäßigkeitssignal, das anzeigt, dass der IGBT 32 eine Unregelmäßigkeit bezüglich der Schnittstellenschaltung 35 darstellt, wenn der Wert des Spannungssignals a36 den Referenzwert übersteigt. Die Vergleichsschaltung 414 kann das Unregelmäßigkeitssignal je nach der Art des erfassten Zustands ausgeben, wenn der Wert des Spannungssignals a36 kleiner ist als der Wert des Spannungssignals a34.
  • In der in 9 gezeigten Schutzschaltung 37 kann die Signalumsetzungsschaltung 412 entfallen, wenn das vom Bauelementstromfühler 51 ausgegebenen Signal a4 von Haus aus ein Spannungssignal ist.
  • Der vorstehend beschriebene Korrekturprozess lässt sich auch auf die Korrektur der Referenzspannung der Schutzschaltung 37 auf der Basis des Signals a5 anwenden, das für die Stromversorgungsspannung der Bauelementsteuerschaltung 34 steht. Wenn die Korrekturverarbeitungsschaltung 40 das Stromversorgungsspannungssignal a5 empfängt, erfasst sie eine Temperatur, indem sie das vom Temperaturfühler 50 ausgegebene Temperatursignal a3 verwendet, und findet einen Referenzkorrekturwert auf, der mit dem Signal a5 mit der Temperatur in der Korrekturspeicherschaltung 41 verglichen werden soll. Dann gibt die Korrekturschaltung 38 das Korrektursignal a21 an die Schutzschaltung 37 aus, das für den Referenzkorrekturwert (die Korrekturdaten) steht. Die Beschreibung der Schutzschaltung 37 unterbleibt, da die Beschreibung dieselbe ist wie diejenige für das oben beschriebene Ausgangssignal a4. Die Signalumsetzungsschaltung 412 in der Schutzschaltung 37 kann entfallen, da das Signal a5, das für die Stromversorgungsspannung der Bauelementsteuerschaltung steht, im Allgemeinen ein Spannungssignal ist.
  • Nach der Umrichtvorrichtung dieser Ausführungsform können die Referenzwerte, die mit dem Ausgangsstrom des IGBTs 32 und der Stromversorgungsspannung der Bauelementsteuerschaltung 34 verglichen werden sollen, in Übereinstimmung mit der Schwankung korrigiert werden, selbst wenn der Schutzgrad des Ausgangsstroms des IGBTs 32 und derjenige der Stromversorgungsspannung der Bauelementsteuerschaltung 34 in Abhängigkeit von einer Änderung bei der Temperatur schwanken. Deshalb kann verhindert werden, dass sich die Eigenschaften der Umrichtvorrichtung verschlechtern.
  • Nach der Umrichtvorrichtung dieser Ausführungsform wird, wenn der Referenzwert in der Schutzschaltung 37 von der Korrekturschaltung 38 korrigiert wird, der korrigierte Referenzwert mit hoher Geschwindigkeit zur Schutzschaltung 37 rückgeführt. In diesem Fall kann eine Laufzeitverzögerung der Bauelementsteuerschaltung 34 mehrere zehn Nanosekunden betragen, nachdem das Temperatursignal a3, das Bauelementstromsignal a4 und das Stromversorgungsspannungssignal a5 ausgegeben wurden, und der Korrekturprozess wird von der Korrekturschaltung 38 so lange durchgeführt, bis das Korrektursignal a21 an die Schutzschaltung 37 ausgegeben wird. Die Korrekturschaltung 38 erzeugt das Korrektursignal a21 basierend auf einem Signal, das bei einer Anstiegsflanke des Treibersignals a2 eingegeben wird, und gibt das Korrektursignal a21 an die Schutzschaltung 37 bei derselben Anstiegsflanke des Treibersignals a2 aus. Die Korrekturschaltung 38 erzeugt das Korrektursignal a21 basierend auf einem Signal, das bei einer Abfallflanke der Treibersignals a2 eingegeben wird, und gibt das Korrektursignal a21 an die Schutzschaltung 37 bei derselben Abfallflanke des Treibersignals a2 aus.
  • Die Schutzschaltung 37 umfasst einen Komparator, um jeweils den Wert von Signalen, die eine Temperatur und eine Ausgangsspannung eines Geräts darstellen, mit dem entsprechenden Referenzwert zu vergleichen, welcher bestimmt, dass das Gerät unregelmäßig läuft, und gibt ein Unregelmäßigkeitssignal aus, wenn der Wert des Signals größer ist als der Referenzwert (oder wenn der Wert des Signals kleiner ist als der Referenzwert). Nach der Umrichtvorrichtung dieser Ausführungsform wird deren Schutzfunktion selbst dann aufrechterhalten, wenn sich die Eigenschaften irgendeines Bestandteils der Umrichtvorrichtung in Abhängigkeit von einer Veränderung bei der Temperatur, Altern, etc. ändern, da die Schutzschaltung jedes Mal, wenn in ihr eine Vergleichsoperation durchgeführt wird, einen angemessenen Referenzwert einstellt. Genauer ausgedrückt wird kein Unregelmäßigkeitssignal in Bezug auf den IGBT ausgegeben, welcher normal läuft.
  • Bei der Umrichtvorrichtung nach dieser Ausführungsform überwacht die Korrekturschaltung immer den Ansteuerungszustand der Schaltvorrichtung oder die Stromversorgungsspannung der Bauelementsteuerschaltung, um die Schwankungen von Schutzgraden, die durch eine Veränderung in der Temperatur verursacht werden, immer mit hoher Genauigkeit zu korrigieren. Somit kann verhindert werden, dass sich die Eigenschaften der Umrichtvorrichtung durch eine Verschlechterung der Schutzfunktion verschlechtern. Zusätzlich kann es die Umrichtvorrichtung mit einer schnellen Temperaturveränderung oder einer schnellen Änderung bei der Spannung (d.h. Stoßspannung) aufnehmen, da eine Zeit, die für einen Rückführvorgang benötigt wird, der von der Korrekturschaltung zur Treiberschaltung und der Schutzschaltung erfolgt, kurz ist.
  • Bei der Umrichtvorrichtung nach dieser Ausführungsform erfasst die Umrichtvorrichtung die Temperatur und den Ausgangsstrom der Schaltvorrichtung und die Stromversorgungsspannung der Bauelementsteuerschaltung. Dennoch kann die Schutzschaltung aber auch andere Eigenschaften der Schaltvorrichtung erfassen. Beispielsweise kann die Schutzschaltung eine Ausgangsspannung der Schaltvorrichtung erfassen.
  • Die Korrekturschaltung 38 kann eine Ausgangsspannung des IGBTs 32 (Kollektor-Emitter-Spannung VCE des IGBTs 32) auf der Basis des Ausgangssignals a8 des Spannungsfühlers 52 erfassen. Die Korrekturschaltung 38 kann eine Schwankung eines Schutzgrads, die durch Altern verursacht ist, auf der Basis des Ausgangssignals a8 des Spannungssensors 52 und des Ausgangssignals a4 des Bauelementstromfühlers 51 korrigieren. Dieser Vorgang wird nachstehend beschrieben. In der Korrekturspeicherschaltung 41 werden die Ausgangsspannungseigenschaft des IGBTs 5 und die Schaltverlusteigenschaft des IGBTs 5 derart gespeichert, dass diese Eigenschaften miteinander in Bezug gesetzt werden. Diese Eigenschaften können dadurch erhalten werden, dass das Ausgangssignal a4 des Bauelementstromfühlers 51 (d.h. der Ausgangsstrom des IGBTs 5) und das Ausgangssignal a8 des Spannungsfühlers 52 (d.h. die Ausgangsspannung des Leistungsbauelements 5) erfasst und ein Schaltverlust berechnet wird, indem die Werte der erfassten Signale von der Korrekturverarbeitungsschaltung 40 berechnet werden, während die Umrichtvorrichtung 30 vor dem Versand eine bestimmte Zeitspanne lang in einem Test betrieben wird.
  • Bei einem realen Betrieb der Umrichtvorrichtung erfasst die Korrekturschaltung 38 das Signal a4 aus dem Bauelementstromfühler 51 und das Signal a8 aus dem Spannungsfühler 52 und berechnet den Schaltverlust, indem sie die Werte der Signale von der Korrekturverarbeitungsschaltung 40 verwendet (siehe Gleichung (2)). Dann speichert die Korrekturschaltung 38 die Werte der Signale a4, a8 und den entsprechenden Schaltverlust in der Korrekturspeicherschaltung 41. Nachdem der vorstehend beschriebene Vorgang mehrmals wiederholt wurde (nach einer festgesetzten Zeitspanne), werden mehrere Daten hinsichtlich der Werte der Signale a4 und a8 und der Schaltverlust gespeichert, und die aktuell erfassten Daten mit den in der Korrekturspeicherschaltung 41 gespeicherten Daten verglichen. Ist bei den aktuell erfassten Daten ein Bereich des Schaltverlusts zu einem Spannungsbereich größer als bei den in der Korrekturspeicherschaltung 41 gespeicherten Daten, wird ein Schutzgrad, der sich auf die Ausgangsspannung des IGBTs 32 bezieht, korrigiert. Wohingegen, wenn bei den aktuell erfassten Daten ein Bereich des Schaltverlusts zu einem Strombereich größer ist als bei den in der Korrekturspeicherschaltung 41 gespeicherten Daten, wird ein Schutzgrad, der sich auf den Ausgangsstrom des IGBTs 32 bezieht, korrigiert. Genauer ausgedrückt bedeutet, der Schutzgrad wird korrigiert, dass der Schutzgrad angehoben wird (der Referenzwert erhöht wird). Ist der Bereich des Schaltverlusts bei den aktuell erfassten Daten größer als ein vorbestimmter Bereich, wird davon ausgegangen, dass der Schaltverlust nicht normal ist, und der Korrekturvorgang wird angehalten. Bei der Umrichtvorrichtung nach dieser Ausführungsform überwacht die Korrekturschaltung immer den Ansteuerungszustand der Schaltvorrichtung und korrigiert Schwankungen im Schutzgrad, die durch eine Veränderung in der Temperatur verursacht wird, immer mit hoher Genauigkeit. Somit kann verhindert werden, dass sich die Eigenschaften der Umrichtvorrichtung durch eine Verschlechterung der Schutzfunktion verschlechtern. Zusätzlich kann es die Umrichtvorrichtung mit einer schnellen Temperaturveränderung oder einer schnellen Änderung bei der Spannung (d.h. Stoßspannung) aufnehmen, da eine Zeit, die für einen Rückführvorgang benötigt wird, der von der Korrekturschaltung zur Treiberschaltung und der Schutzschaltung erfolgt, kurz ist.
  • Die Korrekturspeicherschaltung 41 kann ein EEPROM (elektrisch löschbarer programmierbarer Festwertspeicher) sein. Die im EEPROM gespeicherten Inhalte können beim Betrieb der Umrichtvorrichtung willkürlich überschrieben werden, weil die im EEPROM gespeicherten Inhalte mehrmals überschrieben werden können. Die Korrekturspeicherschaltung 41 kann ein EPROM (durch UV-Licht löschbarer programmierbarer Festwertspeicher), ein SRAM (statischer Direktzugriffsspeicher) oder ein Flipflop sein. Im Falle dass die Korrekturspeicherschaltung 41 einer von diesen ist, kann die Umrichtvorrichtung billiger hergestellt werden. Der Referenzkorrekturwert kann auch durch Zener-Löschabgleich gespeichert werden. In diesem Fall kann die Umrichtvorrichtung billiger hergestellt werden als in dem Fall, bei dem mittels des EPROMs, SRAMs und Flipflops abgespeichert wird. Zusätzlich kann der Referenzkorrekturwert unter Verwendung eines Laserabgleichverfahrens gespeichert werden. In diesem Fall kann die Umrichtvorrichtung billiger hergestellt werden als in dem Fall, bei dem mittels des EEPROMs abgespeichert wird. Darüber hinaus ist im Falle, dass der Referenzkorrekturwert unter Verwendung des Laserabgleichverfahrens gespeichert wird, die Umrichtvorrichtung widerstandsfähiger gegen Rauschen als in dem Fall, bei dem der Referenzkorrekturwert unter Verwendung des EEPROMs, SRAMs oder Flipflops abgespeichert wird. Darüber hinaus ist die Umrichtvorrichtung in dem Fall, dass der Referenzkorrekturwert durch Laserabgleich gespeichert wird, genauer als in dem Fall, bei dem der Referenzkorrekturwert durch Zener-Löschabgleich abgespeichert wird. Darüber hinaus kann der Referenzkorrekturwert dadurch gespeichert werden, dass Kontaktierungsflecken in den ICs und jeder Anschlussrahmen, auf dem die ICs angebracht sind, mit einem Kontaktierungsdraht miteinander verbunden oder voneinander getrennt werden. In diesem Fall spielt der Anschluss oder das Trennen die Rolle eines 1-bit-Speicherelements. In diesem Fall kann die Umrichtvorrichtung billiger hergestellt werden.
  • Bei der Umrichtvorrichtung nach dieser Ausführungsform wird eine an den Gate-Anschluss des IGBTs 32 angelegte Spannung eingestellt, indem der Wert der Widerstandselemente, die an dessen Gate-Anschluss angeschlossen sind, verändert wird. Dennoch kann die Spannung alternativ unter Verwendung des Spannungsführungswiderstands eines MOSFETs eingestellt werden. 10 ist ein Schema der Treiberschaltung 36 in diesem Fall. Wie in 10 gezeigt ist umfasst die Treiberschaltung 36 die Gate-Treiberschaltungstreiberschaltung 202, die spannungsführungsseitige Gate-Treiberschaltung 204, die nicht spannungsführungsseitige Gate-Treiberschaltung 206, den an die spannungsführungsseitige Gate-Treiberschaltung 204 angeschlossenen N-Kanal-MOSFET 208, und den an die nicht spannungsführungsseitige Gate-Treiberschaltung 206 angeschlossenen N-Kanal-MOSFET 210. Diese Konfiguration unterscheidet sich von der Konfiguration der in 5 gezeigten Treiberschaltung 36 insofern als Widerstandselemente 212, 214, die an das Gate des IGBTs 32 angeschlossen sind, und eine Widerstandssteuerschaltung 216 weggelassen wurden. Deren anderen Bauteile und Anschlüsse sind dieselben wie diejenigen der in 5 gezeigten Treiberschaltung 36.
  • Der Betrieb der in 10 gezeigten Treiberschaltung 36 wird nachstehend beschrieben. Das Treibersignal a1 und das Korrektursignal a20 werden in die Gate-Treiberschaltungstreiberschaltung 202 eingegeben. Der Betrieb der Gate-Treiberschaltungstreiberschaltung 202, wenn das Treibersignal a1 in sie eingegeben wird, ist derselbe wie derjenige der Gate-Treiberschaltungstreiberschaltung 202 bei der in 5 gezeigten Treiberschaltung 36. Während die Gate-Treiberschaltungstreiberschaltung 202 ein Signal a40 ausgibt, das für eine Spannung steht, die an den MOSFET 208 auf der spannungsführungsseitigen Gate-Treiberschaltung 204 angelegt werden soll, und ein Signal a42 ausgibt, das für eine Spannung steht, die an den MOSFET 206 auf der nicht spannungsführungsseitigen Gate- Treiberschaltung 206 eingegeben werden soll, wenn das Korrektursignal a20 in sie eingegeben wird. Wenn beispielsweise das Treibersignal a1 und das Korrektursignal a20 in die Gate-Treiberschaltungstreiberschaltung 202 eingegeben werden und gleichzeitig das Treibersignal a1 die Treiberschaltung 36 den IGBT 32 abschalten lässt, gibt die Gate-Treiberschaltungstreiberschaltung 202 ein Signal a42 aus, das für eine Spannung steht, die von der nicht spannungsführungsseitigen Gate-Treiberschaltung 206 an den Gate-Anschluss des MOSFETs 210 in Abhängigkeit vom Korrektursignal a20 an die nicht spannungsführungsseitige Gate-Treiberschaltung 206 abgegeben werden soll. Die nicht spannungsführungsseitige Gate-Treiberschaltung 206 legt die Spannung, für die das Signal a42 steht, an den Gate-Anschluss des N-Kanal-MOSFETs 210 an.
  • Bei der Treiberschaltung 36 von 10 ändern sich der Ausgangsstrom des MOSFETs 208 und derjenige des MOSFETs 210 je nach der Spannung, die an den Gate-Anschluss des MOSFETs 208 bzw. denjenigen des MOSFETs 210 angelegt wird. Deshalb können, wenn die an die Gate-Anschlüsse der MOSFETs 208 und 210 angelegten Spannungen verändert werden, Ströme, die in oder aus dem Gate-Anschluss des IGBTs fließen, verändert werden. Wenn die Spannungsführungswiderstandswerte der MOSFETs 208 und 210 wie vorstehend beschrieben verändert werden, kann somit ein Veränderungsbetrag der an den IGBT 32 angelegten Gatespannung verändert werden.
  • Wie zuvor beschrieben, kann, wenn der Spannungsführungswiderstandswert des MOSFETs anstelle des Widerstandswerts des an den Gate-Anschluss des IGBTs angeschlossenen Widerstandselements verwendet wird, das Widerstandselement, das oftmals ein einzelnes Teil ist, weggelassen werden, und deshalb kann die Reduktion der Anzahl von Schaltungsbauteilen und die Integration der Schaltungen realisiert werden.
  • Wird der Spannungsführungswiderstandswert des MOSFETs anstelle des Widerstandswerts des Widerstandselements verwendet, entspricht der Spannungsführungswiderstandswert dem Widerstandswert des in 6 geziegten Ablaufdiagramms. In diesem Fall berechnet die Gate-Treiberschaltungstreiberschaltung 202 eine an den MOSFET angelegte Spannung, indem sie das Verhältnis der Gate-Spannung und des Ausgangsstroms des MOSFETs derart verwendet, dass der Spannungsführungswiderstandswert des MOSFETs dem Wert des Widerstands entspricht, für den das Korrektursignal a20 steht. Diese Berechnung kann vorab durch die Korrekturschaltung 38 erfolgen. In diesem Fall kann die an den MOSFET angelegte Spannnung von der Korrekturschaltung 38 als Korrektursignal a20 an die Treiberschaltung 36 ausgegeben werden.
  • Darüber hinaus kann eine an den Gate-Anschluss des IGBTs 32 angelegte Spannung eingestellt werden, indem die Spannungsführungswiderstandswerte mehrerer MOSFETs verwendet werden, die mit dem Gate-Anschluss des IGBTs 32 parallelgeschaltet sind. 11 ist ein Schema der Treiberschaltung 36 in solch einem Fall. Die in 11 gezeigte Treiberschaltung unterscheidet sich von der in 10 gezeigten insofern als ein N-Kanal-MOSFET 308 mit dem N-Kanal-MOSFET 208 parallelgeschaltet ist, und ein N-Kanal-MOSFET 310 mit dem N-Kanal-MOSFET 210 parallelgeschaltet ist. Eine Beschreibung der anderen Bauteile und deren Verbindungen unterbleiben, weil sie dieselben wie diejenigen der in 10 gezeigten Treiberschaltung sind.
  • Bei der in 11 gezeigten Treiberschaltung 36 werden die von der Korrekturschaltung 38 ausgegebenen Korrektursignale a20 direkt in die spannungsführungsseitige Gate-Treiberschaltung 204 und die nicht spannungsführungsseitige Gate-Treiberschaltung 206 eingegeben, ohne die Gate-Treiberschaltungstreiberschaltung 202 zu durchlaufen. Die spannungsführungsseitige Gate-Treiberschaltung 204 und die nicht spannungsführungsseitige Gate-Treiberschaltung 206 bestimmt jeweils die Anzahl von MOSFETs, die basierend auf den Korrektursignalen a20 eingeschaltet werden sollen, und schaltet dann gegebenenfalls einen oder zwei MOSFET/s ein. Das Korrektursignal a20, das für die Anzahl von MOSFETs steht, die von der spannungsführungsseitigen Gate-Treiberschaltung 204 eingeschaltet werden sollen, und dasjenige, das für die Anzahl von MOSFETs steht, die von der nicht spannungsführungsseitigen Gate-Treiberschaltung 206 eingeschaltet werden sollen, können von der Korrekturschaltung 38 in die spannungsführungsseitige Gate-Treiberschaltung 204 bzw. die nicht spannungsführungsseitige Gate-Treiberschaltung 206 eingegeben werden. In diesem Fall legt die spannungsführungsseitige Gate-Treiberschaltung 204 und die nicht spannungsführungsseitige Gate-Treiberschaltung 206, wenn das Korrektursignal in diese eingegeben wird, jeweils eine Gate-Spannung an die MOSFETs an, für deren Anzahl das Korrektursignal a20 steht.
  • Nach der in 11 gezeigten Treiberschaltung 36 kann Strom, der in den oder aus dem Gate-Anschluss des IGBTs 32 fließt, verändert werden, indem die Anzahl von MOSFETs verändert wird, die eingeschaltet werden sollen. Somit kann ein Veränderungsbetrag einer an den IGBT 32 angelegten Gate-Spannung verändert werden.
  • Nach der in 11 gezeigten Treiberschaltung 36 werden die von der Korrekturschaltung 38 ausgegebenen Korrektursignale a20 direkt in die spannungsführungsseitige Gate-Treiberschaltung 204 und die nicht spannungsführungsseitige Gate-Treiberschaltung 206 eingegeben, ohne die Gate-Treiberschaltungstreiberschaltung 202 zu durchlaufen. Auf diese Weise können die Spannungsführungswiderstandswerte exakt und genau eingestellt werden.
  • Zusätzlich kann nach der in 11 gezeigten Treiberschaltung 36 die Anzahl an Schaltungsbauteilen reduziert und die Schaltungen können integriert werden.
  • Bei der in 11 gezeigten Treiberschaltung 36 kann die Anzahl der miteinander parallelgeschalteten MOSFETs irgendeine Zahl sein, die zwei oder mehr beträgt. Darüber hinaus können die MOSFETs unterschiedliche oder gleiche Eigenschaften haben. Wenn sich die Eigenschaften der miteinander parallelgeschalteten MOSFETs aufgrund eines Größenunterschieds voneinander unterscheiden, kann das Korrektursignal a20 nicht für die Anzahl von einzuschaltenden MOSFETs stehen, sondern dafür, welcher MOSFET einzuschalten ist.
  • Darüber hinaus kann eine Spannung (VSD) zwischen Source (S) und Drain (D) des MOSFETs in Abhängigkeit von einem von der Korrekturschaltung ausgegebenen Korrektursignal variabel sein. In diesem Fall kann der Spannungsführungswiderstandswert des MOSFETs genauer eingestellt werden. Im Ergebnis kann der Spannungsführungswiderstandswert mit größerer Genauigkeit eingestellt werden.
  • Obwohl in der Umrichtvorrichtung nach dieser Ausführungsform ein in einer Treiberschaltung verwendeter Transistor ein MOSFET ist, ist der Transistor nicht auf den MOSFET beschränkt. Alternativ kann ein anderer Transistor einschließlich eines Bipolartransistors verwendet werden. Selbst in diesem Fall kann dieselbe Wirkung erzielt werden wie bei der Umrichtvorrichtung dieser Ausführungsform, solange nur ein Ausgangsstrom aus dem Transistor in Abhängigkeit vom Wert eines in den Transistor eingegebenen Signals verändert werden kann.
  • Bei den in 10 und 11 gezeigten Treiberschaltungen 36 werden die Gate-Treiberschaltungstreiberschaltung 202, oder die spannungsführungsseitigen Gate-Treiberschaltungen 204 und 206 durch das Korrektursignal a20 gesteuert. Dennoch ist, wie in 12 gezeigt ist, eine Spannungseinstellungsschaltung 60 zwischen der Stromversorgung Vcc und der spannungsführungsseitigen Gate-Treiberschaltung 204 (nicht spannungsführungsseitigen Gate-Treiberschaltung 206) angeordnet, und die Spannungseinstellungsschaltung 60 kann durch das Korrektursignal a20 gesteuert werden. Die Spannungseinstellungsschaltung 60 verändert eine Spannung, die von der Stromversorgung Vcc abgegeben wird. Im Ergebnis kann die Spannungseinstellungsschaltung 60 eine an den MOSFET angelegte Gate-Spannung und eine Source-Drain-Spannung des MOSFETs verändern.
  • Zusätzlich kann eine Schwankung der Stromversorgungsspannung der Bauelementsteuerschaltung 34 unter Verwendung der Spannungseinstellungsschaltung 60 korrigiert werden. Diese Korrektur wird nachstehend mit Bezug auf die 13A bis 13C beschrieben. 13A ist ein Schaltungsschema eines Beispiels der Spannungseinstellungsschaltung 60, die 13B und 13C sind Wellenverlaufsdiagramme, die den Betrieb der in 13A gezeigten Spannungseinstellungsschaltung 60 zeigen. Wie in 13A gezeigt ist, umfasst die Spannungseinstellungsschaltung 60 einen N-Kanal-MOSFET 402, Widerstandselemente R1 und R2 und einen Kondensator C. Der Drain-Anschluss (D) des N-Kanal-MOSFETs 402 ist an die Stromversorgung Vcc angeschossen, und der Source-Anschluss (S) ist an die Widerstandselemente R1 und R2 angeschlossen. Ein Anschluss des Widerstandselements R1 ist an Masse gelegt. Das Widerstandselement R2 ist an den Kondensator C angeschlossen, um ein Tiefpassfilter zu bilden. Ein Stromversorgungsspannungssignal a20 wird in den Drain-Anschluss des N-Kanal-MOSFETs 402 eingegeben, und ein Korrektursignal a20 wird von der Korrekturschaltung 38 in dessen Gate-Anschluss (G) eingegeben. Ein Verzweigungspunkt zwischen dem Source-Anschluss des N-Kanal-MOSFETs 402 und dem Widerstandselement R1 ist als Verzweigungspunkt Q bezeichnet.
  • 13B ist ein Wellenverlaufsdiagramm, das einen Betrieb der Spannungseinstellungsschaltung 60 zeigt, wenn die Stromversorgungsspannung der Bauelementsteuerschaltung 34 in einen vorbestimmten Bereich fällt. Das Korrektursignal a20, das Stromversorgungsspannungssignal a30, ein Ausgangssignal a50 am Punkt Q und ein Ausgangssignal (Stromversorgungsspannungsausgangssignal) a52 aus der Spannungseinstellungsschaltung 60 sind Gleichstromsignale (DC-Signale). Das Stromversorgungsspannungssignal a30, das Q-Punkt-Ausgangssignal a50 und das Stromversorgungsspannungsausgangssignal a52 haben gleiche Pegel. 13C ist ein Wellenverlaufsdiagramm, das den Betrieb der Spannungseinstellungsschaltung 60 zeigt, wenn die Stromversorgungsspannung der Bauelementsteuerschaltung 34 nicht in den vorbestimmten Bereich fällt (die Stromversorgungsspannung ist gleich einem oder höher als ein Referenzwert).
  • In diesem Fall wird in der Spannungseinstellungsschaltung 60 ein gepulstes Korrektursignal a20 in den Gate-Anschluss des N-Kanal-MOSFETs 402 eingegeben. Das Korrektursignal a20 wird durch den Betrieb des N-Kanal-MOSFETs 402 in ein impulsförmiges Signal umgewandelt. Der Hochpegel des impulsförmigen Signals stellt eine Stromversorgungsspannung (Vcc) dar. Das impulsförmige Signal wird an den Punkt Q ausgegeben (siehe Signal a50). Dann durchläuft das Signal a50 das aus dem Widerstandselement R2 und dem Kondensator C bestehende Tiefpassfilter, um die Hochfrequenzkomponente am Punkt Q aus dem Signal a50 zu entfernen, und wird zu einem Niederfrequenzsignal mit einem angemessenen Pegel. Das Niederfrequenzsignal wird aus der Spannungseinstellungsschaltung 60 (siehe Signal a52) ausgegeben. Wie vorstehend beschrieben, ist klar, dass die Spannungseinstellungsschaltung 60 die Schwankung bei der Stromversorgungsspannung der Bauelementsteuerschaltung 34 korrigiert. Die vorstehende Konfiguration und der vorstehende Betrieb der Spannungseinstellungsschaltung 60 ist ein Beispiel unter vielen. Die Konfiguration und der Betrieb der Spannungseinstellungsschaltung 60 sind nicht auf das Vorstehende beschränkt.
  • Nach der Umrichtvorrichtung 30 der vorliegenden Erfindung sind alle notwendigen Fühler in einem IC-Chip eingebaut. Dennoch können aber einige der Fühler auch außerhalb des IC-Chips angeordnet sein. Beispielsweise ist 14 ein Blockschema der Umrichtvorrichtung 30, bei der der Spannungsfühler 52 und der Laststromfühler 53 außerhalb der Umrichtvorrichtung 30 angeordnet sind. Selbst in diesem Fall kann dieselbe Wirkung wie diejenige der Umrichtvorrichtung nach dieser Ausführungsform erzielt werden.
  • Bei der Umrichtvorrichtung 30 nach dieser Ausführungsform berechnet die Korrekturschaltung 38 die Korrekturdaten, die sie an die Umrichtvorrichtung 30 ausgibt. Dennoch können, wie in 15 gezeigt ist, die Korrekturdaten unter Verwendung einer Korrekturdateneinstellschaltung 62 eingestellt werden, die außerhalb der Umrichtvorrichtung 30 angeordnet ist. In diesem Fall können die technischen Details der Umrichtvorrichtung je nach Kundenbedarf selbst nach Versand der Umrichtvorrichtung als Produkt noch verändert werden. Darüber hinaus können, wenn die Korrekturspeicherschaltung 41 ein EEPROM ist, die Inhalte (Korrekturdaten) der Korrekturspeicherschaltung 41 von außen beliebig oft verändert (überschrieben) werden, indem die Schaltung verwendet wird, um Korrekturdaten festzulegen.
  • Wie in 16 gezeigt ist, kann die Korrekturschaltung 38 bei der Umrichtvorrichtung 30 nach dieser Ausführungsform die Signale (a3, a4, a8 und a9), die von den verschiedenen Fühlern ausgegeben werden, und den Wert des Stromversorgungsspannungssignals a5 der Bauelementsteuerschaltung 34 als Betriebshistorie in der Korrekturspeicherschaltung 41 abspeichern. In diesem Fall kann die Korrekturschaltung 38 eine Funktion aufweisen, die Betriebshistorie an eine Speicherschaltung 64 der Host-Steuerschaltung 4 als Signal a56 zu übertragen, wenn in der Umrichtvorrichtung 30 eine Unregelmäßigkeit stattfindet. Das ist nützlich, um den Betriebszustand der Umrichtvorrichtung 30 beim Auftreten einer Unregelmäßigkeit zu erkennen und den Grund für die Unregelmäßigkeit herauszufinden. Außerdem können die Betriebshistoriendaten immer in der Speicherschaltung 64 der Host-Steuerschaltung 4 gespeichert bleiben. Dadurch kann diese Funktion zu niedrigen Kosten realisiert werden, weil die Umrichtvorrichtung 30 zusätzlich keine Speichervorrichtung mehr braucht. Überdies kann in diesem Fall der unregelmäßige Zustand zuverlässiger analysiert werden, weil die Betriebshistoriendaten in der Host-Steuerschaltung 4 abgespeichert wurden, selbst wenn die Korrekturspeicherschaltung 41 bei Auftreten einer Unregelmäßigkeit kaputt geht.
  • Die Umrichtvorrichtung 30 nach dieser Ausführungsform kann als ein Hochspannungs-IC (HVIC) fungieren. 17A zeigt Verbindungen zwischen der Bauelementsteuerschaltung 34 und der Host-Steuerschaltung 4. Wie in 17A gezeigt ist, ist eine Pegelverschiebungsschaltung 66 mit einer Vorrichtung mit hoher Stehspannung in die Bauelementsteuerschaltung 34 eingebaut. Die Konfiguration, bei der die Pegelverschiebungsschaltung 66 zwischen der Bauelementsteuerschaltung 34 und der Host-Steuerschaltung 4 eingebaut ist, verhindert den Nachteil, dass eine Signalübertragung zwischen diesen nicht normal stattfindet, wenn die Stromversorgungsspannung der Bauelementsteuerschaltung 34 mit dem Betrieb des IGBTs 32 schwankt. 17B zeigt herkömmliche Verbindungen zwischen der Bauelementsteuerschaltung 34 und der Host-Steuerschaltung 4. Wie in 17B gezeigt ist, ist ein Optokoppler 68, welcher ein diskretes Teil ist, zwischen der Host-Steuerschaltung 4 und der Bauelementsteuerschaltung 34 angeordnet, um zu ermöglichen, dass eine normale Signalübertragung zwischen diesen stattfindet. Im Vergleich der beiden Fälle kann, wenn die Pegelverschiebungsschaltung 66 in der Bauelementsteuerschaltung 34 angeordnet ist, eine zuverlässigere Unrichtvorrichtung zu niedrigeren Kosten realisiert werden, als wenn der Optokoppler 68 darin angeordnet wäre.
  • Zweite Ausführungsform
  • Nachstehend wird eine Umrichtvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform beschrieben. Die Umrichtvorrichtung nach dieser Ausführungsform unterscheidet sich darin von der Umrichtvorrichtung nach der ersten Ausführungsform, dass die Korrekturschaltung 38 Eingangssignale nur bei Anstiegs- oder Abfallflanken des Treibersignals a2 erhält und Korrektursignale, die für Korrekturdaten stehen, basierend auf den Eingangssignalen, die sie bei den Anstiegs- und Abfallflanken des Treibersignals a2 erhalten hat, an eine Treiberschaltung 36 und eine Schutzschaltung 37 bei den nächsten Anstiegs- oder Abfallflanken des Treibersignals a2 ausgibt. Die anderen Abläufe und Konfigurationen dieser Umrichtvorrichtung sind dieselben wie diejenigen der Umrichtvorrichtung 30 nach der ersten Ausführungsform. Die Umrichtvorrichtung nach der zweiten Ausführungsform wird nachstehend mit Bezug auf 2 beschrieben.
  • 18 ist ein Wellenverlaufsdiagramm zur Erläuterung des Betriebs der Korrekturschaltung nach dieser Ausführungsform. In 18 zeigt ein Wellenverlauf (1) ein Treibersignal a1 an, das von einer Host-Steuereinheit 4 ausgegeben wird, ein Wellenverlauf (2) zeigt ein Treibersignal a2 an, das in einen IGBT 32 eingegeben wird, wenn das Treibersignal a1 ausgegeben wird, ein Wellenverlauf (3) zeigt die Ausgangsspannung (VCE) des IGBTs 32 an, wenn das Treibersignal a2 des Wellenverlaufs (2) eingegeben wird, und ein Wellenverlauf (4) zeigt einen Ausgangsstrom (IC) des IGBTs 32 an, wenn das Treibersignal a2 des Wellenverlaufs (2) eingegeben wird. Wie in 18 gezeigt ist, gibt die Korrekturschaltung 38 ein Korrektursignal (a20) basierend auf den Eingangssignalen (a2, a8 und a9), die sie bei einer Anstiegsflanke des Treibersignals a2 erhalten hat, bei der nächsten Anstiegsflanke des Treibersignals a2 an die Treiberschaltung 26 aus. Und die Korrekturschaltung 38 gibt ein Korrektursignal (a20) basierend auf den Eingangssignalen (a2, a8 und a9), die sie bei einer Abfallflanke des Treibersignals a2 erhalten hat, bei der nächsten Abfallflanke des Treibersignals a2 an die Treiberschaltung 36 aus. Genauer ausgedrückt wird das Korrektursignal (a20), das von der Korrekturschaltung 38 bei einer Anstiegsflanke des Treibersignals a2 ausgegeben wird, basierend auf den Eingangssignalen erzeugt, die von der Korrekturschaltung 38 bei einer anderen von deren Anstiegsflanken erhalten wurde. Die andere Anstiegsflanke des Treibersignals a2 ist die eine Anstiegsflanke vor der Anstiegsflanke von dieser, bei der die Korrekturschaltung 38 das Korrektursignal a20 ausgibt. Und das Korrektursignal a20, das von der Korrekturschaltung 38 bei einer Abfallflanke des Treibersignals a2 ausgegeben wird, wird basierend auf den Eingangssignalen erzeugt, die von der Korrekturschaltung 38 bei einer anderen Abfallflanke davon erhalten wird. Die andere Abfallflanke des Treibersignals a2 ist die eine Abfallflanke vor der Abfallflanke von diesem, bei der die Korrekturschaltung 38 das Korrektursignal a20 ausgibt. In diesem Fall beträgt die Frequenz des Treibersignals a1, das in die Umrichtvorrichtung 30 eingegeben wird, im Allgemeinen mehrere kHz bis 20 kHz. Ein Zyklus des Treibersignals a1 beträgt mindestens 50 μs. Somit muss eine Laufzeitverzögerung der Bauelementsteuerschaltung 34, bis das Gate-Treibersignal a2 ausgegeben wird, mehrere zehn Mikrosekunden betragen, nachdem die Signale vom Spannungsfühler 52 und dem Laststromfühler 53 ausgegeben wurden.
  • Dies trifft auch auf einen Fall zu, bei dem die Korrekturschaltung 38 ein Korrektursignal a21 an die Schutzschaltung 37 ausgibt. Die Korrekturschaltung 38 gibt ein Korrektursignal a21 basierend auf den Eingangssignalen (a3, a4 und a5), die sie bei einer Anstiegsflanke des Treibersignals a2 erhalten hat, bei der nächsten Anstiegsflanke des Treibersignals a2 an die Schutzschaltung 37 aus. Die Korrekturschaltung 38 gibt ein Korrektursignal a21 basierend auf den Eingangssignalen (a3, a4 und a5), die sie bei einer Abfallflanke des Treibersignals a2 erhalten hat, bei der nächsten Abfallflanke des Treibersignals a2 an die Schutzschaltung 37 aus. Genauer ausgedrückt wird das Korrektursignal a21, das von der Korrekturschaltung 38 bei einer Anstiegsflanke des Treibersignals a2 ausgegeben wird, basierend auf den Eingangssignalen erzeugt, die die Korrekturschaltung 38 bei einer anderen Anstiegsflanke davon erhalten hat. Die andere Anstiegsflanke des Treibersignals a2 ist die eine Anstiegsflanke vor der Anstiegsflanke von diesem, bei der die Korrekturschaltung 38 das Korrektursignal a20 ausgibt. Und das Korrektursignal a20, das von der Korrekturschaltung 38 bei einer Abfallflanke des Treibersignals a2 ausgegeben wird, wird basierend auf den Eingangssignalen erzeugt, die von der Korrekturschaltung 38 bei einer anderen Abfallflanke davon erhalten wird. Die weitere Abfallflanke des Treibersignals a2 ist die eine Abfallflanke vor der Abfallflanke von diesem, bei der die Korrekturschaltung 38 das Korrektursignal a20 ausgibt. Deshalb kann auch in diesem Fall eine Laufzeitverzögerung der Bauelementsteuerschaltung 34 mehrere zehn Mikrosekunden betragen, nachdem das Temperatursignal a3, das Bauelementstromsignal a4 und das Stromversorgungssignal a5 ausgegeben wurden, und der Korrekturvorgang wird von der Korrekturschaltung 38 so lange durchgeführt, bis das Korrektursignal a21 an die Schutzschaltung 37 ausgegeben wird.
  • Bei der Umrichtvorrichtung nach dieser Ausführungsform gibt die Korrekturschaltung 38 die Korrektursignale a20 und a21 basierend auf den Eingangssignalen aus, die bei einer Zeiteinstellung, bei einer Zeiteinstellung eines Zyklus des Treibersignals a2 nach der Zeiteinstellung erhalten werden. Genauer ausgedrückt, gibt die Korrekturschaltung 38 die Korrektursignale a20 und a21 bei einer Anstiegsflanke des Treibersignals a2 basierend auf den Daten aus, die sie bei einer anderen Anstiegsflanke davon erhalten hat. Die andere Anstiegsflanke des Treibersignals a2 ist eine Anstiegsflanke vor der Anstiegsflanke davon, bei der die Korrekturschaltung 38 die Korrektursignale a20 und a21 ausgibt. Und die Korrekturschaltung 38 gibt die Korrektursignale a20 und a21 bei einer Abfallflanke des Treibersignals a2 basierend auf den Daten aus, die sie bei einer anderen Abfallflanke davon erhalten hat. Die andere Abfallflanke des Treibersignals a2 ist eine Abfallflanke vor der Abfallflanke davon, bei der die Korrekturschaltung 38 die Korrektursignale a20 und a21 ausgibt. Deshalb kann nach der Umrichtvorrichtung dieser Ausführungsform eine Ansprechzeit (d.h. eine Zeit, die für einen Rückführungsvorgang erforderlich ist, der von der Korrekturschaltung zur Treiberschaltung und zur Schutzschaltung stattfindet), ab dem Zeitpunkt, wenn Signale aus verschiedenen Fühlern eingegeben werden, bis zu dem Zeitpunkt, wenn ein Korrektursignal ausgegeben wird, verlängert sein. Zusätzlich kann die Korrekturschaltung so ausgeführt werden, dass eine billigere, langsamere Schaltung verwendet wird. Im Ergebnis kann die Umrichtvorrichtung kostengünstiger hergestellt werden.
  • Nach der Umrichtvorrichtung dieser Ausführungsform wird genügend Zeit für einen Korrekturprozess zugestanden. Deshalb kann, wie in 19 gezeigt ist, ein Teil der Korrekturverarbeitungsschaltung, die aus einer ersten Korrekturverarbeitungsschaltung 70 und einer zweiten Korrekturverarbeitungsschaltung 72 besteht, in die Host-Steuerschaltung 4 eingebaut werden, um eine Belastung der Korrekturschaltung 38 in der Umrichtvorrichtung 30 zu senken. Somit kann eine einfachere Korrekturschaltung realisiert werden. Im Ergebnis kann die Umrichtvorrichtung kostengünstiger hergestellt werden.
  • Nach der Umrichtvorrichtung dieser Ausführungsform führt die Korrekturschaltung 38 den Korrekturprozess bei einer Anstiegsflanke des Treibersignals a2 basierend auf Daten durch, die sie bei einer anderen Anstiegsflanke erhalten hat, welche die eine Anstiegsflanke vor der An stiegsflanke davon ist, bei der die Korrekturschaltung 38 den Korrekturprozess durchführt. Und die Korrekturschaltung 38 führt den Korrekturprozess bei einer Abfallflanke des Treibersignals a2 basierend auf Daten durch, die sie bei einer Abfallflanke bei einer anderen Abfallflanke davon erhalten hat, welche die eine Abfallflanke vor der Abfallflanke davon ist, bei der die Korrekturschaltung 38 den Korrekturprozess durchführt. Falls jedoch beispielsweise ein Betrag einer Änderung einer Ausgangsspannung VCE des IGBTs 32 und eines Ausgangsstroms IC jeweils niedrig ist, kann das Korrektursignal basierend auf Daten, die bei zwei oder mehr der Anstiegsflanken des Treibersignals a2 vor dessen Anstiegsflanke erhalten werden, bei der das Korrektursignal ausgegeben wird, und basierend auf Daten ausgegeben werden, die bei zwei oder mehr von dessen Abfallflanken vor dessen Abfallflanke erhalten werden, bei der das Korrektursignal ausgegeben wird. In diesem Fall kann die Umrichtvorrichtung kostengünstiger als die vorgenannte Umrichtvorrichtung ausgeführt werden, weil ihre Korrekturschaltung unter Verwendung einer billigen, langsameren Schaltung realisiert werden kann.
  • Die Korrekturschaltung 38 kann den Korrekturprozess nur einmal beim Hochfahren der Umrichtvorrichtung 30 durchführen. 20 ist ein Wellenverlaufsdiagramm zur Erläuterung des Betriebs der Korrekturschaltung 38 im obigen Fall. Wie in 20 gezeigt ist, gibt die Korrekturschaltung 38 das Korrektursignal a20 basierend auf Eingangssignalen (a2, a8 und a9) aus, die bei der ersten Anstiegsflanke des Treibersignals a2 nach dem Hochfahren der Umrichtvorrichtung 30 bei allen nachfolgenden Anstiegsflanken des Treibersignals a2 erhalten werden. Und die Korrekturschaltung 38 gibt das Korrektursignal a20 basierend auf Eingangssignalen (a2, a8 und a9) aus, die bei der ersten Abfallflanke des Treibersignals a2 nach dem Hochfahren der Umrichtvorrichtung 30 bei allen nachfolgenden Abfallflanken des Treibersignals a2 erhalten werden. In diesem Fall werden die auf den Eingangssignalen basierenden Korrekturdaten, die bei der ersten Anstiegs- und der ersten Abfallflanke des Treibersignals a2 nach dem Hochfahren der Umrichtvorrichtung 30 erhalten werden, in der Korrekturspeicherschaltung 41 gespeichert. Die Korrekturschaltung 38 liest die gespeicherten Korrekturdaten aus der Korrekturspeicherschaltung 41 aus und gibt sie bei allen nachfolgenden Anstiegs- und allen nachfolgenden Abfallflanken des Treibersignals a2 an die Treiberschaltung 36 aus. Dieser Vorgang lässt sich auch auf einen Fall anwenden, bei dem die Korrekturschaltung 38 das Korrektursignal a21 an die Schutzschaltung 37 ausgibt. In den vorstehenden Fällen kann die Schaltungsgröße noch weiter reduziert werden, weil die Korrekturschaltung intermittierend arbeitet. Im Ergebnis kann die langsamere Korrekturschaltung auf einfache Weise hergestellt und eine Umrichtvorrichtung deshalb kostengünstiger realisiert werden. In diesem Fall wird der Umrichtvorrichtung ausreichend viel Zeit für den Korrekturprozess zugestanden. Deshalb kann, wie in 19 gezeigt ist, die Korrekturspeicherschaltung 41 der Korrekturschaltung 38 in die Host-Steuerschaltung 4 eingebaut werden, um eine Belastung der Korrekturschaltung 38 in der Umrichtvorrichtung 30 zu senken. Im Ergebnis kann eine einfachere Korrekturschaltung realisiert und deshalb die Umrichtvorrichtung kostengünstiger hergestellt werden.
  • Die Korrekturschaltung 38 kann den Korrekturprozess auch nur in einem Produkttest vor dem Versand der Umrichtvorrichtung 30 durchführen. 21 ist ein Wellenverlaufsdiagramm zur Erläuterung des Betriebs der Korrekturschaltung in diesem Fall. Wie in 21 gezeigt ist, erhält die Korrekturschaltung 38 die Werte von Signalen, die in die Korrekturschaltung 38 eingegeben werden, und die Werte von Korrekturdaten, die durch die Eingangssignale erhalten werden, wenn die Umrichtvorrichtung 30 im Produkttest läuft. Genauer ausgedrückt speichert die Korrekturschaltung 38 die Werte der Eingangssignale und die Korrekturdaten basierend auf den Eingangssignalen im Produkttest der Umrichtvorrichtung 30 und führt den Korrekturprozess unter Verwendung der in der Korrekturspeicherschaltung 41 vorhandenen Daten durch, wenn die Umrichtvorrichtung 30 nach dem Versand in Betrieb ist.
  • Die in der Korrekturspeicherschaltung 41 gespeicherten Korrekturdaten müssen nicht unbedingt durch den von der Korrekturschaltung 38 durchgeführten Korrekturprozess erhalten werden. Die Korrekturdaten können auch durch einen Korrekturprozess erhalten werden, der von einem externen Gerät durchgeführt wird. 22 ist ein Schema, das einen Signalfluss in der Umrichtvorrichtung 30 und ein Prüfgerät 76 zeigt, wenn das Prüfgerät 76 den Korrekturprozess (die Korrektur für das Treibersignal a2) durchführt. Das Prüfgerät 76 erhält das Treibersignal a2, ein vom Spannungsfühler 52 ausgegebenes Signal a8 und ein vom Laststromfühler 53 ausgegebenes Signal a9. Wie zuvor beschrieben, berechnet das Prüfgerät 76 unter Verwendung dieser Signale (a2, a8 und a9) einen Schaltverlust und eine Stoßspannung. Fallen die Werte dieser Signale nicht in einen vorbestimmten Bereich, berechnet das Prüfgerät 76 Korrekturdaten, um das erhaltene Treibersignal a2 derart zu korrigieren, dass die Werte in den vorbestimmten Bereich fallen. Das Prüfgerät 76 gibt die erhaltenen Daten und die Daten der zum Berechnen der Korrekturdaten verwendeten Eingangssignale als Signal a60 an die Korrekturschaltung 38 aus. Wenn die Korrekturschaltung 38 das Signal a60 erhält, gibt sie ein Korrektursignal a20 der Korrekturdaten, für die das Signal a60 steht, an die Treiberschaltung 36 aus und speichert die Werte der Eingangssignale und die Korrekturdaten, für die das Signal a20 steht, in der Korrekturspeicherschaltung 41.
  • 23 ist ein Schema, das einen Signalfluss in der Umrichtvorrichtung 30 zeigt, wenn die Korrekturschaltung 38 den Korrekturprozess unter Verwendung der in der Korrekturspeicherschaltung 41 vorhandenen Daten durchführt, wenn die Umrichtvorrichtung 30 nach dem Versand in Betrieb ist. Wenn die Korrekturschaltung 38 die Eingangssignale a2, a8 und a9 erhält, greift sie auf die Korrekturspeicherschaltung 41 zurück, um gleiche oder fast gleiche wie die gegenwärtig erhaltenen Signale zu erfassen. Die Korrekturschaltung 38 erhält Korrekturdaten, die den erfassten Signalen entsprechen, und gibt das für die Korrekturdaten stehende Korrektursignal a20 an die Treiberschaltung 36 aus.
  • Vorstehendes lässt sich auch auf einen Fall anwenden, bei dem die Korrekturschaltung 38 das Korrektursignal a21 an die Schutzschaltung 37 ausgibt. 24 ist ein Schema, das einen Signalfluss in der Umrichtvorrichtung 30 und dem Prüfgerät 76 zeigt, wenn das Prüfgerät 76 einen Korrekturprozess für die Schutzschaltung 37 durchführt. Eine Beschreibung dieses Flusses unterbleibt, weil er ähnlich dem Fluss in dem Fall (22) ist, bei dem das Prüfgerät 76 einen Korrekturprozess für die Treiberschaltung 36 durchführt.
  • Wenn, wie zuvor beschrieben, der Korrekturprozess im außerhalb der Umrichtvorrichtung angeordneten Prüfgerät stattfindet, kann die einfachere Korrekturschaltung und deshalb eine kostengünstige Umrichtvorrichtung realisiert werden.
  • Darüber hinaus kann, wie in 19 gezeigt, der Korrekturprozess in den beiden Korrekturverarbeitungsschaltungen 70 und 72 stattfinden, indem ein Teil der Korrekturschaltung 38 in die Host-Steuerschaltung 4 eingebaut wird. In diesem Fall ist eine Belastung der Korrekturschaltung 38 innerhalb der Umrichtvorrichtung 30 gesenkt und es kann eine einfachere Korrekturschaltung realisiert werden. Im Ergebnis kann die Umrichtvorrichtung zu niedrigeren Kosten hergestellt werden. Wenn zusätzlich die Korrekturspeicherschaltung 41 auch noch in die Host-Steuerschaltung 4 eingebaut ist, um eine Belastung der Korrekturschaltung 38 innerhalb der Umrichtvorrichtung 30 zu senken, kann eine einfachere Korrekturschaltung realisiert werden. Im Ergebnis kann die Umrichtvorrichtung zu niedrigeren Kosten hergestellt werden.
  • Der Korrekturprozess kann zu einer beliebigen Zeit von außerhalb der Umrichtvorrichtung 30 durchgeführt werden. In diesem Fall kann die Umrichtvorrichtung mit hoher Genauigkeit gestaltet sein.
  • Dritte Ausführungsform
  • 25 ist ein Blockschema einer Umrichtvorrichtung mit einer P-seitigen (oberer Zweig) und einer N-seitigen (unterer Zweig) Schaltung. Wie in 25 gezeigt ist, umfasst die P-seitige und die N-seitige Schaltung jeweils die Konfigurationen der Umrichtvorrichtung 30, die in der ersten und zweiten Ausführungsform beschrieben wurde. In einem Umrichtsystem 80 nach der dritten Ausführungsform ist eine Verriegelungsschaltung 84 jeweils in der P-seitigen und der N-seitigen Bauelementsteuerschaltung 82 angeordnet. Wenn die Host-Steuerschaltung 4 Signale ausgibt, um sowohl die P-seitige als auch die N-seitige Bauelementsteuerschaltung 82 die IGBTs anschalten zu lassen, sperrt die Verriegelungsschaltung 84 eines der Signale. Somit kann ein Ausfall durch Kurzschluss oder ein Fehlbetrieb verhindert werden, der durch gleichzeitiges Einschalten der IGBTs verursacht wird.
  • Unter Verwendung von drei Umrichtsystemen nach dieser Ausführungsform kann ein Drehstrommotor realisiert werden. Das heißt, die Umrichtvorrichtung in dem wie in 1 gezeigten Wechselrichter kann aus drei IC-Chips bestehen. Das Umrichtsystem stellt eine Halbbrücke dar, womit es nicht nur auf einen Drehstrommotor, sondern auch auf jede andere H-Brücke angewandt werden kann. Deshalb kann das Umrichtsystem nach dieser Ausführungsform vorteilhaft für verschiedene Zwecke eingesetzt werden.
  • Darüber hinaus können die beiden Bauelementsteuerschaltungen 82 auf der P-Seite (oberer Zweig) und der N-Seite (unterer Zweig) aus einer einzigen Bauelementsteuerschaltung bestehen. 26 ist ein Blockschema eines Umrichtsystems mit einer Bauelementsteuerschaltung. Nach dem Umrichtsystem 86 mit einer Bauelementsteuerschaltung 88, die in 26 gezeigt ist, kann die Anzahl an Teilen verringert und der Schaltungsaufwand reduziert werden.
  • Darüber hinaus können die sechs Bauelementsteuerschaltungen, die zum Ansteuern eines Drehstrommotors notwendig sind, zu einer Bauelementsteuerschaltung zusammengefasst werden. 27 ist ein Blockschema des Umrichtsystems, bei dem sechs Bauelementsteuerschaltungen zu einer Bauelementsteuerschaltung zusammengefasst sind. Die Umrichtvorrichtung in einem wie in 1 gezeigten Wechselrichter kann aus einem IC-Chip bestehen, indem das wie in 27 gezeigte Umrichtsystem verwendet wird. Nach dem in 27 gezeigten Umrichtsystem kann die Anzahl an Teilen noch mehr gesenkt und die Schaltungsgröße noch weiter reduziert werden.
  • Das Umrichtsystem nach der dritten Ausführungsform kann denselben Aufbau haben wie die in der ersten bzw. zweiten Ausführungsform beschriebenen Umrichtvorrichtungen. Deshalb kann dieselbe Wirkung erzielt werden wie bei der Umrichtvorrichtung nach der ersten oder zweiten Ausführungsform.
  • Dem Fachmann wird klar sein, dass viele Änderungen an den vorstehend beschriebenen Details der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können. Der Umfang der vorliegenden Erfindung sollte deshalb durch die folgenden Ansprüche bestimmt sein.
  • Figure 00460001
  • Figure 00470001

Claims (15)

  1. Umrichtvorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Leistungsschaltvorrichtung (32); einen Spannungsfühler (52), welcher eine Ausgangsspannung der Schaltvorrichtung (32) erfasst, um ein erstes Signal in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung auszugeben; einen Stromfühler (53), welcher einen Ausgangsstrom der Schaltvorrichtung (32) erfasst, um ein zweites Signal in Abhängigkeit vom Ausgangsstrom abzugeben; und eine Bauelementsteuerschaltung (34), die an die Schaltvorrichtung (32), den Spannungsfühler (52) und den Stromfühler (53) angeschlossen ist; wobei die Bauelementsteuerschaltung (34) beinhaltet: eine Treiberschaltung (36), die an die Schaltvorrichtung (32) angeschlossen ist; und eine Korrekturschaltung (38), die an die Treiberschaltung (36), den Spannungsfühler (52) und den Stromfühler (53) angeschlossen ist; die Treiberschaltung (36) ein drittes Treibersignal an die Schaltvorrichtung (32) ausgibt; und die Korrekturschaltung (38) das erste Signal vom Spannungsfühler (52), das zweite Signal vom Stromfühler (53) und das dritte Signal von der Treiberschaltung (36) erhält; einen Schaltverlust unter Verwendung eines Werts des ersten Signals und eines Werts des zweiten Signals berechnet; einen Wert des Schaltverlusts mit einem ersten Referenzwert und den Wert des ersten Signals mit einem zweiten Referenzwert vergleicht; und den Wert des dritten Signals korrigiert, wenn eine Bedingung, bei der der Wert des Schaltverlusts den ersten Referenzwert übersteigt, und/oder eine Bedingung, bei der der Wert des ersten Signals den zweiten Referenzwert übersteigt, derart erfüllt ist, dass der übersteigende Wert nicht größer als der entsprechende Referenzwert ist.
  2. Umrichtvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Treiberschaltung (36) umfasst: ein veränderbares Widerstandselement (206, 208, 212, 214), das an die Schaltvorrichtung (32) angeschlossen ist; und eine Widerstandssteuerschaltung (202, 204, 206, 216), die an das veränderbare Widerstandselement angeschlossen ist; wobei die Korrekturschaltung (38) ein viertes Signal an die Widerstandssteuerschaltung (202, 204, 206, 216) ausgibt, das für einen ersten Widerstandswert steht, der von dem veränderbaren Widerstandselement verwendet werden soll; die Widerstandssteuerschaltung (202, 204, 206, 216) den Widerstandswert des veränderbaren Widerstandselements (206, 208, 212, 214) basierend auf dem vierten Signal derart ändert, dass der Widerstandswert des veränderbaren Widerstandselements (206, 208, 212, 214) gleich dem ersten Widerstandswert ist; und das veränderbare Widerstandselement (206, 208, 212, 214) eine Spannung in Abhängigkeit von seinem Widerstandswert an einen Steueranschluss der Schaltvorrichtung (32) anlegt.
  3. Umrichtvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Treiberschaltung (36) umfasst: einen an die Schaltvorrichtung (32) angeschlossenen Transistor (208, 209); eine an den Transistor (208, 209) angeschlossene Transistortreiberschaltung (202, 204, 206); wobei die Korrekturschaltung (38) ein viertes Signal an die Transistortreiberschaltung (202, 204, 206) ausgibt, das für einen Wert eines fünften Signals steht, das durch die Transistortreiberschaltung (202, 204, 206) an den Transistor (208, 209) ausgegeben werden soll; die Transistortreiberschaltung (202, 204, 206) das fünfte Signal mit dem Wert, für den das vierte Signal steht, an einen Steueranschluss des Transistors (208, 209) ausgibt; und der Transistor (208, 209) einen Strom in Abhängigkeit vom fünften Signal an einen Steueranschluss der Schaltvorrichtung (32) abgibt.
  4. Umrichtvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Treiberschaltung (36) umfasst: mehrere an die Schaltvorrichtung (32) angeschlossene und miteinander parallelgeschaltete Transistoren (208, 210, 308, 310); und eine an die mehreren Transistoren (208, 210, 308, 310) angeschlossene Transistortreiberschaltung (202, 204, 206); wobei die Korrekturschaltung (38) ein viertes Signal an die Transistortreiberschaltung (202, 204, 206) ausgibt, das für die Anzahl von Transistoren (208, 210, 308, 310) steht, an die ein fünftes Signal von der Transistortreiberschaltung (202, 204, 206) ausgegeben werden soll; die Transistortreiberschaltung (202, 204, 206) das fünfte Signal an mindestens einen der mehreren Transistoren (208, 210, 308, 310) ausgibt, für dessen Zahl das vierte Signal steht; der Transistor (208, 210, 308, 310), an den das fünfte Signal ausgegeben wird, einen Strom an einen Steueranschluss der Schaltvorrichtung (32) abgibt.
  5. Umrichtvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Korrekturschaltung (38) das erste Signal, das zweite Signal und das dritte Signal als sechstes Korrektureingangssignal bei einer Anstiegsflanke und einer Abfallflanke des dritten Signals erhält, die Korrekturschaltung (38) bei der Anstiegsflanke des dritten Signals den Wert des dritten Signals basierend auf dem sechsten Signal korrigiert, das bei einer anderen Anstiegsflanke erhalten wurde, und bei der Abfallflanke des dritten Signals den Wert des dritten Signals basierend auf dem sechsten Signal korrigiert, das bei einer anderen Abfallflanke erhalten wurde; und diese andere Anstiegsflanke eine erste vorbestimmte Anzahl von Anstiegsflanken vor der Anstiegsflanke des dritten Signals ist, bei der die Korrekturschaltung (38) den Wert des dritten Signals korrigiert, und die andere Abfallflanke eine zweite vorbestimmte Anzahl von Abfallflanken vor der Abfallflanke des dritten Signals ist, bei der die Korrekturschaltung (38) den Wert des dritten Signals korrigiert.
  6. Umrichtvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Korrekturschaltung (38) das erste Signal, das zweite Signal und das dritte Signal als sechstes Korrektureingangssignal an einer ersten Anstiegsflanke des dritten Signals nach dem Hochfahren der Umrichtvorrichtung erhält und bei allen nachfolgenden Anstiegsflanken des dritten Signals den Wert des dritten Signals basierend auf dem sechsten Signal korrigiert, das bei der ersten Anstiegsflanke erhalten wurde; und die Korrekturschaltung (38) das sechste Signal bei einer ersten Abfallflanke des dritten Signals nach dem Hochfahren der Umrichtvorrichtung erhält und bei allen nachfolgenden Abfallflanken des dritten Signals den Wert des dritten Signals basierend auf dem sechsten Signal korrigiert, das bei der ersten Abfallflanke erhalten wurde.
  7. Umrichtvorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Leistungsschaltvorrichtung (32); einen Zustandsfühler (51, 52), welcher einen Ansteuerungszustand der Schaltvorrichtung (32) erfasst, um ein erstes Signal in Abhängigkeit des Ansteuerungszustands auszugeben; und einen Temperaturfühler (50), welcher eine Temperatur der Schaltvorrichtung (32) erfasst, um ein zweites Signal in Abhängigkeit von der Temperatur auszugeben; und eine Bauelementsteuerschaltung (34), die an die Schaltvorrichtung (32), den Zustandsfühler (51, 52) und den Temperaturfühler (50) angeschlossen ist; wobei die Bauelementsteuerschaltung (34) umfasst: eine an den Zustandsfühler (51, 52) angeschlossene Schutzschaltung eine Korrekturschaltung (38), die an den Zustandsfühler (51, 52), den Temperaturfühler (50) und die Schutzschaltung (37) angeschlossen ist; wobei die Korrekturschaltung (38) das erste Signal vom Zustandsfühler (51, 52) und das zweite Signal vom Temperaturfühler (50) erhält, um einen dritten Referenzwert in Abhängigkeit vom zweiten Signal festzusetzen, und ein drittes Signal an die Schutzschaltung (37) ausgibt, das für den dritten Referenzwert steht; die Schutzschaltung (37) das erste Signal vom Zustandsfühler (51, 52) erhält und den Wert des ersten Signals mit dem dritten Referenzwert vergleicht, um ein viertes Signal basierend auf dem Vergleichsergebnis auszugeben.
  8. Umrichtvorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Schutzschaltung (37) umfasst: mehrere Widerstandselemente (404, 406, 408) in Reihenschaltung, die eine Referenzspannung teilen; eine an die mehreren Widerstandselemente (404, 406, 408) angeschlossene Wahlschaltung (410), eine an die Wahlschaltung (410) angeschlossene Vergleichsschaltung (414), wobei die Wahlschaltung (410) das dritte Signal erhält und mindestens eines der mehreren Widerstandselemente (404, 406, 408) auswählt, um eine Vergleichsspannung zu erzeugen, indem sie das ausgewählte, mindestens eine der mehreren Widerstandselemente (404, 406, 408) und die Referenzspannung derart verwendet, dass die Vergleichsspannung gleich dem dritten Referenzwert ist; und die Vergleichsschaltung (414) den Wert des ersten Signals mit der Vergleichsspannung vergleicht.
  9. Umrichtvorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Korrekturschaltung (38) das erste Signal bei einer Anstiegsflanke und einer Abfallflanke eines fünften Treibersignals erhält, das an die Schaltvorrichtung (32) ausgegeben wird; die Korrekturschaltung (38) bei der Anstiegsflanke des fünften Signals den Referenzwert basierend auf dem ersten Signal korrigiert, das bei einer anderen Anstiegsflanke erhalten wurde, und bei der Abfallflanke des fünften Signals den Referenzwert basierend auf dem ersten Signal korrigiert, das bei einer anderen Abfallflanke erhalten wurde; und die andere Anstiegsflanke eine erste vorbestimmte Anzahl von Anstiegsflanken vor der Anstiegsflanke des fünften Signals ist, bei der die Korrekturschaltung (38) den Referenzwert korrigiert, und die andere Abfallflanke eine zweite vorbestimmte Anzahl von Abfallflanken vor der Abfallflanke des fünften Signals ist, bei der die Korrekturschaltung (38) den Referenzwert korrigiert.
  10. Umrichtvorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Korrekturschaltung (38) das erste Signal bei einer ersten Anstiegsflanke des fünften, an die Schaltvorrichtung (32) ausgegebenen Treibersignals nach dem Hochfahren der Umrichtvorrichtung erhält und bei allen nachfolgenden Anstiegsflanken des fünften Signals den Referenzwert basierend auf dem ersten Signal korrigiert, das bei der ersten Anstiegsflanke erhalten wurde, und die Korrekturschaltung (38) das erste Signal bei einer ersten Anstiegsflanke des fünften Signals nach dem Hochfahren der Umrichtvorrichtung erhält und bei allen nachfolgenden Abfallflanken des fünften Signals den Referenzwert basierend auf dem ersten Signal korrigiert, das bei der ersten Abfallflanke erhalten wurde.
  11. Umrichtvorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 3 und 4, bei der die Korrekturschaltung (38) eine Speicherschaltung (41) umfasst, welche das vierte Signal speichert.
  12. Umrichtvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 und 8, bei der die Korrekturschaltung (38) eine Speicherschaltung (41) umfasst, welche das dritte Signal speichert.
  13. Umrichtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der die Bauelementsteuerschaltung (34) eine Pegelverschiebungsschaltung umfasst, welche Signale zwischen der Bauelementsteuerschaltung (34) und einer Steuerschaltung austauscht, welche die Umrichtvorrichtung steuert.
  14. Umrichtsystem (80, 86, 90), das Folgendes umfasst: mindestens eine Umrichtvorrichtung für einen oberen Zweig, die beinhaltet eine Leistungsschaltvorrichtung (32); einen Spannungsfühler (52), welcher eine Ausgangsspannung der Schaltvorrichtung (32) erfasst, um ein erstes Signal in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung auszugeben; einen Stromfühler (53), welcher einen Ausgangsstrom der Schaltvorrichtung (32) erfasst, um ein zweites Signal in Abhängigkeit vom Ausgangsstrom abzugeben; und eine Bauelementsteuerschaltung (82, 88, 92), die an die Schaltvorrichtung (32), den Spannungsfühler (52) und den Stromfühler (53) angeschlossen ist; wobei die Bauelementsteuerschaltung (82, 88, 92) beinhaltet: eine Treiberschaltung (36), die an die Schaltvorrichtung (32) angeschlossen ist; und eine Korrekturschaltung (38), die an die Treiberschaltung (36), den Spannungsfühler (52) und den Stromfühler (53) angeschlossen ist; die Treiberschaltung (36) ein drittes Treibersignal an die Schaltvorrichtung (32) ausgibt; und die Korrekturschaltung (38) das erste Signal vom Spannungsfühler (52), das zweite Signal vom Stromfühler (53) und das dritte Signal von der Treiberschaltung (36) erhält; einen Schaltverlust unter Verwendung eines Werts des ersten Signals und eines Werts des zweiten Signals berechnet; einen Wert des Schaltverlusts mit einem ersten Referenzwert und den Wert des ersten Signals mit einem zweiten Referenzwert vergleicht; und den Wert des dritten Signals korrigiert, wenn eine Bedingung, bei der der Wert des Schaltverlusts den ersten Referenzwert übersteigt, und/oder eine Bedingung, bei der der Wert des ersten Signals den zweiten Referenzwert übersteigt, derart erfüllt ist, dass der übersteigende Wert nicht größer als der entsprechende Referenzwert ist; und mindestens eine Umrichtvorrichtung für einen unteren Zweig, die beinhaltet eine Leistungsschaltvorrichtung (32); einen Spannungsfühler (52), welcher eine Ausgangsspannung der Schaltvorrichtung (32) erfasst, um ein erstes Signal in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung auszugeben; einen Stromfühler (53), welcher einen Ausgangsstrom der Schaltvorrichtung (32) erfasst, um ein zweites Signal in Abhängigkeit vom Ausgangsstrom abzugeben; und eine Bauelementsteuerschaltung (82, 88, 92), die an die Schaltvorrichtung (32), den Spannungsfühler (52) und den Stromfühler (53) angeschlossen ist; wobei die Bauelementsteuerschaltung (82, 88, 92) beinhaltet: eine Treiberschaltung (36), die an die Schaltvorrichtung (32) angeschlossen ist; und eine Korrekturschaltung (38), die an die Treiberschaltung (36), den Spannungsfühler (52) und den Stromfühler (53) angeschlossen ist; die Treiberschaltung (36) ein drittes Treibersignal an die Schaltvorrichtung (32) ausgibt; und die Korrekturschaltung (38) das erste Signal vom Spannungsfühler (52), das zweite Signal vom Stromfühler (53) und das dritte Signal von der Treiberschaltung (36) erhält; einen Schaltverlust unter Verwendung eines Werts des ersten Signals und eines Werts des zweiten Signals berechnet; einen Wert des Schaltverlusts mit einem ersten Referenzwert und den Wert des ersten Signals mit einem zweiten Referenzwert vergleicht; und den Wert des dritten Signals korrigiert, wenn eine Bedingung, bei der der Wert des Schaltverlusts den ersten Referenzwert übersteigt, und/oder eine Bedingung, bei der der Wert des ersten Signals den zweiten Referenzwert übersteigt, derart erfüllt ist, dass der übersteigende Wert nicht größer als der entsprechende Referenzwert ist.
  15. Verfahren zum Korrigieren eines Treibersignals, das von einer Leistungsschaltvorrichtung (32) ausgegeben wird, folgende Schritte umfassend: Erhalten eines ersten Signals in Abhängigkeit von einer Ausgangsspannung der Schaltvorrichtung (32), eines zweiten Signals in Abhängigkeit eines Ausgangsstroms der Schaltvorrichtung (32) und eines dritten Treibersignals, das an die Leistungsschaltvorrichtung (32) ausgegeben wird; Berechnen eines Schaltverlusts unter Verwendung eines Werts des ersten Signals und eines Werts des zweiten Signals; Vergleichen eines Werts des Schaltverlusts mit einem ersten Referenzwert, und des Werts des ersten Signals mit einem zweiten Referenzwert; und Korrigieren des Werts des dritten Treibersignals, wenn eine Bedingung, bei der der Wert des Schaltverlusts den ersten Referenzwert übersteigt, und/oder eine Bedingung, bei der der Wert des ersten Signals den zweiten Referenzwert übersteigt, derart erfüllt ist, dass der übersteigende Wert nicht größer als der entsprechende Referenzwert ist.
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